Nature子刊:西湖大学王怀民等开发模块化肽纳米纤维,在细菌膜上“自组装”成抗菌武器

  • 2026-05-25 09:27:46
  • 来源:医药头条

耐药细菌感染正日益逃避可用的抗菌药物,而许多现有抗菌肽仍受限于不稳定性、对哺乳动物膜的毒性以及高昂的制造成本。

2026年5月20日,西湖大学王怀民、哈佛医学院陶伟共同通讯在Nature Biomedical Engineering(IF=26.7)在线发表题为Modular peptide nanofibres that self-assemble on bacterial membranes overcome antimicrobial resistance的研究论文。

该研究开发了一种模块化肽技术—Bip-FK9。该分子通过在细菌表面自组装成纳米纤维,实现对耐药病原菌的选择性破坏。该模块化设计为开发高效、低毒、可循环使用的抗菌药物提供了新范式,有望应对日益严峻的耐药菌感染挑战。

抗生素的滥用和过度使用导致了全球范围内的抗菌药物耐药性,由于缺乏针对耐药感染的有效治疗药物,死亡率随之上升。抗菌肽(AMPs)是自然界中生物分泌的物质,除了其他策略外,也可用于对抗耐药病原体。与传统抗生素不同,阳离子AMPs通过膜裂解而非作用于特定细胞内靶点来杀灭细菌,因此能够最大程度地减少多药耐药性的产生。

AMPs的临床转化存在若干障碍,包括:(i)分子量大导致制造成本高和制备复杂;(ii)体内稳定性有限;(iii)对哺乳动物细胞存在非特异性膜结合亲和力。环化可以减轻这些局限性并提高AMPs在体内的稳定性。

此外,对AMPs进行额外化学修饰(如糖基化、氟化及脂肪酸链缀合)已被用于提高AMPs的稳定性和抗菌活性。遗憾的是,这些修饰带来的全身毒性可能造成比感染本身更严重的损害。

Bip-FK9的设计原理(图源自Nature Biomedical Engineering

在此,研究人员介绍一种模块化肽技术,该技术通过膜锚定联苯基团、二苯丙氨酸连接子和阳离子简约肽,在细菌表面自组装成纳米纤维,从而实现对耐药病原菌的选择性破坏。利用冷冻电子显微镜、分子动力学模拟、脂质纳米颗粒膜模拟物以及结合热力学分析,证明该肽首先形成短纳米纤维,锚定于磷脂酰甘油上,随后延伸为纳米纤维,穿透并破坏细菌膜,且不诱导耐药性。

这些纳米纤维从被杀死的细菌中回收后仍保持抗菌活性,并且在体外对高密度细菌群体的抗菌效果优于万古霉素及几种经典抗菌肽。在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌肺炎小鼠模型中,吸入式肽纳米纤维可根除肺部感染并恢复肺组织结构,且无显著毒性。这种模块化策略能够设计出强效、选择性强且低成本的抗菌药物。

参考消息:https://www.nature.com/articles/s41551-026-01680-0


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