抗生素研发新思路——环保型抗生素

抗生素是人类医学史上最伟大的发现，它改变了人类在与细菌性传染病斗争中屡战屡败的局面，使人们不用再担心因肺炎、结核、肠炎等疾病或者是小小的伤口而丧命。然而抗生素滥用及其在环境中的污染促进了耐药性细菌的快速产生和广泛传播，从而导致人类对抗细菌性传染病的手段越来越有限，甚至不得不使用有一定毒副作用的抗生素。为此人们担心人类将很快进入传染病不能治疗的“后抗生素时代”。

据一些权威的研究报告表明，制药厂甚至医院对未经处理的抗生素随意排放导致自然环境中抗生素的富集被认为是促进耐药性细菌产生的重要原因之一。比如，挪威奥斯陆的一家制药厂平均每年将2吨左右未经处理的抗生素直接排放到环境中，这种抗生素的随意排放会对耐药细菌的产生和传播具有很大的促进作用。那么，除了各国政府需要对药厂或者医院的药物排放加强监管之外，有没有一个一劳永逸的方法来降低由于随意排放导致的活性抗生素在环境中的富集呢？

针对这一问题，澳门大学中华医药研究院的王瑞兵博士（点击查看介绍）与健康科学学院的郑军博士（点击查看介绍）课题组通力合作，通过超分子交联手段设计了一种开发新型抗生素的概念，为未来研发新型的抗生素提供了新的思路。该方法提出了抗生素“前驱体”和“激活剂”的概念（图1），抗生素前驱体本身并没有抗菌活性，即使排放到环境中也不会促使细菌产生耐药性，在使用时可以通过简单地加入激活剂产生杀菌效力。

作为概念性验证，该研究小组选用苯丙氨酰修饰的小分子阳离子支链聚乙烯亚胺（PEI）作为抗生素前驱体。由于八元葫芦脲（CB[8]）可以和两个苯丙氨酰基分子形成三元超分子主客体复合物，CB[8]作为激活剂（在化学上可叫作超分子交联剂，其本身是生物惰性，无任何抗菌性的）将小分子PEI进行超分子超支化交联，从而形成大分子量的网状PEI（具有抗生素活性），该过程可称为“抗生素激活”。作者通过加入不同浓度的激活剂CB[8]，可以实现抗生素活性的精确控制。此外，竞争性客体分子也可以作为灭活剂，将被激活的抗生素灭活。该方案在四种不同类型的细菌菌株上均验证有效（图2），其设计原理主要是利用超支化交联后的阳离子化合物可以通过自身的空间调整产生更多的阳离子活性位点与表面为电负性的细菌结合，达到增强抗菌能力的效果，作者对此原理也进行了初步验证（图3）。

根据这一设计方案，人们只要对前驱体和激活剂分开进行生产和储存，即使它们故意排放到环境中，或者由于意外原因泄漏到环境中，都不会造成环境污染，进而促进耐药菌的进化。这项工作为研发环保型的抗生素药物提供了新的思路。这一成果近期发表Chemical Communications 上。

该论文作者为：Shengke Li, Nan Jiang, Wenxuan Zhao, Yuan-Fu Ding, Ying Zheng, Lian-Hui Wang, Jun Zheng and Ruibing Wang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

An eco-friendly in situ activatable antibiotic via cucurbit[8]uril-mediated supramolecular crosslinking of branched polyethylenimine

Chem. Commun., 2017, 53, 5870, DOI: 10.1039/C7CC02466E

研究团队简介

通讯作者王瑞兵博士毕业于加拿大女皇大学，先后于加拿大科学院以及BTG研发中心从事成像材料、放射性药物和介入药物的研发工作；2014年10月加入澳门大学中华医药研究院，目前研究兴趣主要是中药学、超分子制剂与超分子药学。

http://www.x-mol.com/university/faculty/45874

另一通讯作者郑军博士毕业于新加坡国立大学，先后于哈佛大学医学院以及诺华制药公司热带疾病研究中心从事细菌性传染病及相关抗生素的研发工作；2015年1月加入澳门大学健康科学学院，现主要从事细菌性病原菌的致病机理及新型抗生素的研发工作。

http://www.x-mol.com/university/faculty/45875