抗生素是现代医学典型的药物类型之一,它的误用、滥用产生并加剧了细菌的耐药性,严重威胁人类和动物的健康及全球总体发展。β-内酰胺酶是细菌产生耐药的最主要原因,截止2018年,已有2800种的亚型被报道。β-内酰胺酶可在抗生素抵达细菌的目标位点前特异性的与抗生素的β-内酰胺四元环反应,导致药物开环并失活。因此,在选用抗生素之前,经济、快速、有效的诊断致病菌及其对抗生素的敏感性,对合理的使用抗生素、控制耐药菌程度、缩短患者的治疗时间、提高生存率等起到至关重要的作用。联合国也将 “解决抗生素耐药的全球医疗健康系统”纳入计划,积极鼓励、推动研发新疫苗、药物、诊断方法和治疗手段。β-内酰胺酶的检测及抑制方法成为该领域备受关注的难题和研究前沿之一。
近日,南京工业大学先进材料研究院黄维院士(点击查看介绍)、李林教授(点击查看介绍)团队与先进化学制造研究院程夏民副教授(点击查看介绍)合作,针对上述问题对前人的工作进行了总结,系统的阐述了β-内酰胺酶各类亚型的蛋白结构、功能以及分类,提出了β-内酰胺酶荧光探针的设计思路,归纳划分了各类β-内酰胺酶抑制剂的适用范围和作用机理,并阐述了各类荧光探针和抑制剂在耐药菌、疾病模型和临床治疗中的应用。
全文通过从结构、功能、检测、抑制四个方向对β-内酰胺酶进行了系统的阐述。最后提出,尽管身处“后抗生素时代”的科研工作者不断尝试通过对抗生素结构的修饰进一步稳定抗菌性能,但是β-内酰胺酶基因突变速度和耐药菌的传播广度已严重削弱了抗生素的治疗效果。亟待研制新型β-内酰胺酶荧光探针与抑制剂,用于应对耐药菌的诊断、发病机理的研究、药物和疫苗的筛选、治疗效果的评估、并最终控制和解决耐药菌的传播和影响。目前,该团队的细菌耐药性快速评价试剂盒正在开发过程中。
这一成果近期以综述文章(MINIREVIEW)的形式发表在Angewandte Chemie International Edition 上,文章的第一作者是南京工业大学先进材料研究院的二年级硕士研究生丁阳同学。
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Recent Progress of Fluorogenic Probes/Inhibitors of β-Lactamase and their Applications in Drug-Resistant Bacteria
Yang Ding, Zheng Li, Chenchen Xu, Wenjing Qin, Qiong Wu, Xuchun Wang, Xiamin Cheng*, Lin Li*, Wei Huang*
Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202006635
李林教授简介
李林教授课题组聚焦“线粒体光学检测与调控”的生物医学光子学研究,研究内容涵盖光子学/有机化学/生物医学工程,专注线粒体特异性的病理学生物体系显影新方法在早期诊疗和转化新药开发中的应用。研究成果在活体层面上分别揭示了小分子荧光探针在检测和调控蛋白质活性中的作用,同时在基因水平上阐述了该类光功能小分子生物功能调节剂在疾病诊断、信号转导和药物开发等生物医学领域巨大的应用前景。迄今为止,在Nature Communications, Accounts of Chemical Research, Journal of the American Chemical Society, Angewandte Chemie International Edition, Advanced materials 等期刊上以第一/通讯作者身份累计发表SCI收录论文80余篇,申请/授权专利40/8项,参与编撰专著《分子影像与精准诊断》一本;主持国家/省部级科研项目7项,主持/参与企业委托项目三项。先后当选中国青年化学家-元素周期表Mc元素代言人,“中国生物医学工程学会生物医学光子学分会”青年委员,“中国环境诱变剂学会活性氧生物学效应专业委员会”青年委员,《材料导报》编委,《Chinese Chemical Letters》青年编委,《中国临床药理学与治疗学》青年编委,新加坡神经医学研究院(NNI)客座研究员。
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