基于AgrC群体感应系统的靶向抗MRSA反义锁核酶的设计合成及其抗菌作用研究

耐甲氧西林金葡菌(MRSA)是严重威胁人类健康的"超级细菌"，呈现多药耐药。感染后致死率高，治疗极为棘手。治疗MRSA感染的最后一道防线是万古霉素，一旦MRSA对万古霉素产生耐药，我们将面临无药可用的境地。因此寻找和研制不诱导细菌产生耐药的抗菌新策略和新药物，是世界各国科学家紧迫的研究目标。新近研究表明，干扰细菌群体感应系统的抗感染策略可避免耐药的产生。本课题针对MRSA的群体感应分子AgrC和毒力调控分子RNAIII，分别设计合成AgrC的识别配体和抗RNAIII的反义锁核酶，并将其与G2.0树形聚合物载体接合，然后将其与促进细菌细胞膜通透性的透膜肽相连接，首次创制出全新的具有准确靶向、高效转运、特异阻断细菌群体感受系统表达的多功能反义抗菌剂，并研究其抗菌活性和作用机理。本课题旨在为新型不诱导耐药的抗MRSA反义抗菌剂的研制探索新路径，为抗耐药菌的防治提供新思路和新策略。

近年来，耐药葡萄球菌感染问题愈演愈烈，感染率、致死率不断升高。但临床对其有效的治疗药物屈指可数，同时葡萄球菌极易形成生物膜，进一步加剧了治疗难度。本课题通过阻断QS系统关键靶基因，以期达到降低细菌致病力、抑制生物膜的形成和避免诱发耐药的目的。第一部分针对agrA 靶点设计合成了2条特异性的透膜肽修饰的锁核酸（PLNA34和PLNA522）。药效学结果表明，它们虽体外无抗菌活性，但均能抑制靶基因agrA和agr效应分子RNAIII，以及下游毒力基因hla、pvl、psmα和psmβ的表达。PLNA34反义抑制效果优于PLNA522。C57BL/6J小鼠皮下感染结果显示，PLNA34明显缩小感染伤口，抑制脓肿的形成，显著降低感染部位细菌滴度，减轻皮肤组织的损伤。而且，PLNA34能剂量依赖性降低细菌对红细胞的溶血作用、以及小鼠中性粒细胞的裂解和趋化程度。第二部分设计、合成了3条靶向RNAIII的RIP1101、1157和1183衍生物，抗菌活性研究表明，这3条RIPs体外均无抗菌活性、溶血毒性均很低。在MRSA所致败血症小鼠感染模型中，RIP能够明显提高BALB/c小鼠的生存率至77.8%、降低小鼠血液内的菌落滴度、对肺脏和肝脏具有明显的保护作用；更为重要的是，RIP1183对小鼠的保护作用明显优于万古霉素。所合成的3条RIP衍生肽对BALB/c小鼠均具有明显的保护作用，其中RIP1183活性最高。尽管RIP在体外不能直接杀灭细菌，但RIP1183在体外能明显抑制葡萄球菌的成膜和粘附能力。大鼠膀胱上行感染实验显示，RIP能有效抑制大鼠尿液、膀胱、肾脏、植入插管的菌落滴度，抑制大鼠泌尿系统生物被膜的形成。体内抗菌作用机制的研究表明，RIP1183能够明显抑制感染小鼠肺脏MRSA毒力调控基因RNAIII的表达；抑制金葡菌溶血素的分泌，在小鼠体内能够剂量依赖性地抑制感染小鼠腹腔巨噬细胞Nlrp3、ASC的表达、caspase-1的活化和IL-1β的分泌。首次证实RIP能够显著抑制过度激活的炎症团信号通路、避免败血症小鼠过度的炎症反应。本研究结果表明，RNAⅢ、agrA是潜在的抗葡萄球菌感染的新靶点，QS系统抑制剂RIP1183和PLN34A具有进一步开发的潜力，干扰细菌QS系统是研发减少细菌生存压力、避免诱导耐药的新型抗菌剂的新策略。