靶向双功能广谱反义抗菌剂的设计合成及抗菌作用研究

耐药致病菌在全世界范围内的播散，使感染性疾病成为危害全人类健康的严重灾难,一些细菌已经演变为难以控制的"超级细菌"，一旦人类感染这类细菌，患者可能会面临无药可治的境地。因此寻找和研制有效控制耐药细菌感染的新策略和新药物，是当今世界各国科学家紧迫的研究目标。本课题针对目前临床感染中最常见、危害性大、耐药率高的多种耐药细菌为攻击目标，从全新的思路入手，分别设计合成：1.抗细菌RNA聚合酶Sigma因子mRNA的肽核酸，2.特异识别细菌膜表面QseC蛋白的配体LED209，3.促进细菌细胞膜通透性的透膜肽。将上述三种活性分子与G1.0树形聚合物载体相结合，首次创制出全新的具有准确靶向、高效转运、特异阻断细菌致病基因表达的广谱反义抗菌剂- - 树形聚合物与透膜肽介导的反义肽核酸，研究其抗菌活性、抗菌谱和作用机理。本课题旨在为新型抗耐药菌药物的研制提供新思路和新策略，为耐药细菌感染治疗探索新途径。

背景：革兰阴性杆菌（GNB）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）是引起医院和社区获得性感染的重要致病菌，是导致感染死亡率骤升的首要原因。多重耐药（MDR）GNB和MRSA的广泛传播迫使我们必须寻找新的治疗策略应对MDR感染。目的和方法：在本课题的研究中，我们以当前临床感染中最常见、耐药发生率和耐药强度最高的六种GNB和MRSA为研究对象，以上述细菌体内共有的编码RNA聚合酶σ70因子的基因rpoD为靶点，设计并合成抗rpoD的肽核酸，将其与透膜肽（CPP）共价连接制备成反义抗rpoD因子肽核酸（anti-rpoD pPNA），在体外观察其抗菌谱、抗菌活性和稳定性，及其是否诱导细菌耐药等效应，同时，与最先报道携带NDM-1耐药基因超级细菌的实验室合作，证实anti-rpoD pPNA抗NDM-1超级细菌的有效性；在体内观察anti-rpoD pPNA对多重耐药感染动物的保护效应。结果：结果发现新的可作为作为广谱反义抗革兰氏阴性菌剂和MRSA的新靶点，即为编码细菌RNA聚合酶σ70因子的基因rpoD，最优的反义PNA的靶序列分别为该基因序列起始部位第1-10核酸序列和第233至242共10个核酸序列；我们筛选得到anti-rpoD pPNA 0106并证实其在体内外具有广谱反义抗革兰氏阴性细菌作用，尤其是首次证实了其对携带NDM-1耐药基因的超级细菌的杀菌活性；证实其抗菌作用主要通过抑制rpoD，继而减少σ70因子的表达，进一步抑制革兰氏阴性细菌生存相关基因和致病相关基因的表达，发挥抗菌作用；同时，以rpoD为靶点的反义PNA抗菌剂具有不易诱导耐药性的优点；我们筛选得到并证实anti-rpoD PPNA2332体外具有抗MRSA活性，对MRSA感染的真核细胞起到保护作用。结论：编码细菌RNA聚合酶σ70因子的基因rpoD可作为广谱反义抗菌剂的新靶点，透膜肽介导的anti-rpoD pPNA可在体内外有效抑制多重耐药菌，这些结果为抗耐药菌药物的研制提供新思路和新策略，为耐药细菌感染治疗探索新的路径。