德国布伦瑞克亥姆霍兹感染研究中心近期发布消息,介绍了一种能够让抗生素多粘菌素(Colistin)在感染部位才被激活的新方法。这一策略有望显著降低药物的不良反应,尤其是对肾脏的损伤。
一、多粘菌素的重要性与局限
多粘菌素最早于20世纪50年代研发,是目前重要的储备抗生素。通常仅用于治疗严重耐药细菌感染,如碳青霉烯耐药肠杆菌属或**鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)**等危重医院感染。
然而,多粘菌素的不良反应非常突出:约30%的患者在使用后会出现肾脏损伤,使其临床使用受到限制。因此,科学家一直在寻求既能保持抗菌活性又能降低毒性的创新方法。
二、Click-to-Release技术:激活型多粘菌素
布伦瑞克亥姆霍兹感染研究中心的Jiraborrirak Charoenpattarapreeda博士团队,在《Angewandte Chemie》上报道了一种新方法:通过Click-to-Release(点击释放)技术制造一种失活的、多粘菌素衍生物,使其在体内仅在感染部位被激活,从而发挥抗菌作用。
1. 技术原理
Click-to-Release技术基于两组件药物系统:
药物与一种“掩蔽分子”结合,保持失活状态,降低对肾脏的毒性。
当掩蔽分子遇到特定化学触发剂(化学开关)时,会断裂释放活性药物。
2. 化学设计
研究者选择了适合多粘菌素的掩蔽分子——Aspartate修饰的trans-Cycloocten(TCO),可与多粘菌素结合并使其失活。体外实验显示,掺入TCO的多粘菌素不会与肾细胞结合,其肾毒性几乎完全消除。
第二个组件则是D-Ubi-TZ四唑啉(Tetrazin),与特异性结合细菌的肽D-Ubi功能化,形成化学开关。
三、动物实验验证
为了验证这一策略,研究团队在小鼠模型中建立了两处大肠杆菌(Escherichia coli)感染灶:
一处在大腿,
一处在肺部。
实验设计:
掩蔽型多粘菌素通过血液系统全身给药,
化学开关通过吸入式鼻喷剂局部作用于肺部。
结果显示:
肺部感染灶的细菌被有效杀死,炎症明显减轻,
大腿感染灶未被影响,说明掩蔽型多粘菌素仅在接触化学开关处被激活。
这一实验成功证明了系统性给药,但仅在感染部位激活的可行性。
四、前景与挑战
HZI高级研究员Mark Brönstrup教授表示,这项研究开发了首个在体内通过Click-to-Release化学激活的双组分抗生素系统。未来,这一策略有望降低多粘菌素及其他抗生素的副作用,尤其是肾毒性。
然而,该技术仍处于早期阶段,面临一些挑战:
两个组件的药代动力学需精确匹配,确保药物在感染部位充分释放。
系统性安全性和长期效果仍需大量研究验证。
总的来看,这一创新方法为高毒性抗生素的靶向治疗提供了新思路,有望为耐药感染患者带来更安全、更有效的治疗选择。