抗生素耐藥性是全球醫療衛生領域的重大難題，新型抗生素的匱乏和新的耐藥機制的出現及其全球化的蔓延更是令耐藥問題進一步惡化。多粘菌素是被視為治療多重耐藥性革蘭氏陰性菌感染“最后一道防線”的抗生素，但是其耐藥性的出現和傳播表明人類即將進入無藥可用的“后抗生素時代”（尤其是對革蘭氏陰性菌）。多種抗生素或者抗生素/非抗生素類藥物的聯合治療是克服細菌耐藥性的一種主要研究手段，但是已經報導的聯合治療方案仍然存在針對的耐藥機制單一或者毒性增加等問題。因此，如何在不提高藥物毒性的前提下逆轉細菌對抗生素的耐藥性是具有重大研究價值的全球性難題。

圖1. 胍基修飾的大分子化合物增敏抗生素和非抗生素類藥物并逆轉多重耐藥菌耐藥表型的示意圖

近日，中山大學藥學院（深圳）丁鑫副教授及其合作的研究團隊報道了一種可顯著增強抗生素抗菌活性并逆轉多重耐藥性革蘭氏陰性菌的耐藥表型的大分子化合物。該大分子化合物是由胍基官能團修飾的聚碳酸酯（pEt_20），具有優異的生物安全性和廣譜殺菌功能(Nature Communications 2018, 9, 917)。在前期研究工作的基礎上，團隊進一步發現此類大分子能夠在不破壞細菌細胞膜的情況下與胞內的蛋白質和核酸結合，于是提出將其與抗生素聯用，以克服細菌的抗生素耐藥性。研究發現pEt_20能夠使得多種不同類型的抗生素（包括阿奇霉素、慶大霉素、亞胺培南、四環素、多粘菌素等）對多重耐藥性革蘭氏陰性菌（鮑曼不動桿菌）的最低抑菌濃度（MIC）從耐藥范圍降到敏感范圍，表明pEt_20能夠逆轉細菌對多種不同類型抗生素的耐藥表型。

圖2. 胍基修飾的大分子化合物pEt_20的結構及其逆轉革蘭氏陰性菌抗生素耐藥性的機理

pEt_20不僅能夠提高傳統針對革蘭氏陰性菌的抗生素對耐藥菌的抗菌活性，而且還能夠極大程度地提高抗肺結核藥物利福平和抗風濕類藥物金諾芬這兩種原本并不用于治療革蘭氏陰性菌感染的藥物的抗菌功能。研究表明在與pEt_20聯用后，這兩種藥物的MIC均降低了511倍。更為重要的是，pEt_20能夠逆轉鮑曼不動桿菌對利福平的耐藥性，降低利福平對其耐藥菌的MIC和MBC（最低殺菌濃度）分別高達2.5×105倍和4095倍。研究團隊進一步利用多重耐藥性鮑曼不動桿菌引起的小鼠血液感染模型證明了這種聯合療法的有效性，極大程度地提高了感染小鼠的生存率并降低了血液內的細菌濃度。而且體內實驗也表明該藥物組合在有效殺菌濃度的劑量下并不會產生系統毒性。此項研究為多重耐藥性革蘭氏陰性菌感染提供了新的治療思路。

圖3. 利福平和金諾芬在與pEt_20聯用后均顯示出優異的抗菌功能

此項研究成果近期發表在國際頂尖期刊Advanced Science（IF：15.840），中山大學藥學院(深圳)的丁鑫副教授是論文的第一作者，袁佩妍副教授和博士生趙會敏對此項研究做出了重要貢獻，楊義燕教授和James L. Hedrick教授為文章的共同通訊作者。此項研究工作還得到了國家自然科學基金委員會、新加坡科技研究局生物工程和納米技術研究院、美國IBM Almaden研究中心、 新加坡科技研究局基因組研究院、新加坡-MIT聯合科研中心的支持以及中山大學醫學院田國寶教授的幫助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202001374