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  胞內(nèi)金黃色葡萄球菌不僅能在細(xì)胞內(nèi)寄生以逃避免疫清除，還能在持續(xù)高劑量抗生素作用下進入持留狀態(tài)，抵御抗生素殺傷。持留菌作為一類表型變異的細(xì)菌亞型，被視作細(xì)菌“不死之謎”，是細(xì)菌感染難以根除的關(guān)鍵原因。目前，現(xiàn)有清除策略與藥物多針對浮游型持留菌，對胞內(nèi)持留菌的研究仍較有限。這是由于胞內(nèi)復(fù)雜微環(huán)境（如細(xì)胞膜屏障、酸性環(huán)境、酶降解等）及宿主-細(xì)菌動態(tài)相互作用的多重限制，導(dǎo)致現(xiàn)有策略與藥物難以發(fā)揮作用。

  針對胞內(nèi)持留菌難以清除的挑戰(zhàn)，北京化工大學(xué)王興/李國鋒團隊在系統(tǒng)綜述持留菌生態(tài)位及清除策略的基礎(chǔ)上（Microbiological Research. 2025, 297, 128189），依托在聚氨基酸遞送系統(tǒng)研發(fā)（Polym. Chem. 2018, 9, 2733；Biomacromolecules. 2021, 22, 4871；Colloid Surface B. 2021, 202, 111687；ACS Nano. 2024, 18, 8017）及胞內(nèi)菌清除研究（Adv. Mater. 2022, 34, 2109789；J. Mater. Chem. B 2023, 11, 2958；Macromol. Biosci. 2023, 23, 2200311）的技術(shù)積累，先前提出了具有級聯(lián)靶向功能的聚氨基酸納米粒子 FAlsBm@Rif，通過現(xiàn)場遞送絲氨酸重編程細(xì)菌發(fā)酵途徑，成功逆轉(zhuǎn)金黃色葡萄球菌的持留性狀態(tài)并實現(xiàn)清除（ACS Nano. 2025, 19, 26075）。在此基礎(chǔ)，研究團隊利用具有級聯(lián)靶向功能的聚氨基酸納米遞送平臺F(AM)，探究了現(xiàn)場遞送抗生素對胞內(nèi)持留菌的清除效果（圖1）。研究團隊系統(tǒng)篩選了 11 種抗生素，并將其包載于 F(AM) 中評估持留菌清除效果。結(jié)果顯示，西他沙星（Sit）與利福平（Rif）對胞內(nèi)持留菌具有顯著殺滅作用，而 F(AM) 載藥平臺進一步放大了抗生素效力，通過精準(zhǔn)遞送顯著提高局部藥物濃度，從而增強了對持留菌的清除效率。

圖1: F(AM)納米顆粒的構(gòu)建及其對胞內(nèi)持留性金黃色葡萄球菌的抗菌性能：（a）F(AM)納米顆粒的構(gòu)建；（b）F(AM)載藥納米顆粒通過原位遞送抗生素清除胞內(nèi)持留性金黃色葡萄球菌。

文章要點：

（1）不同作用機制的抗生素對金黃色葡萄球菌的評價

  研究團隊根據(jù)其先前發(fā)表在Microbiological Research (doi: 10.1016/j.micres.2025.128189) 的綜述系統(tǒng)總結(jié)分類了清除持留菌的策略，并討論了不同抗生素在清除持留菌中的作用和潛力，具有不同機制的藥物可能對持續(xù)性細(xì)菌產(chǎn)生顯著不同的影響。因此，選擇了四類具有不同作用模式的抗生素，包括：i）細(xì)胞壁合成抑制劑（例如，β-內(nèi)酰胺類），ii）膜破壞劑（例如，多粘菌素類），iii）蛋白質(zhì)合成抑制劑（例如，氨基糖苷類），和iv）核酸合成抑制劑（例如，氟喹諾酮類）。首先測定這些抗生素對金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度和最小殺菌濃度，以評估它們的自身抗菌活性。

（2）浮游持留菌的構(gòu)建與抗生素篩選

  研究團隊首先建立了以萬古霉素誘導(dǎo)形成的持留菌模型。結(jié)果顯示，該模型呈現(xiàn)出持留菌典型的雙相殺傷曲線，并在復(fù)蘇前后保持一致的最小抑菌濃度，驗證了持留菌的成功構(gòu)建。在隨后的抗生素篩選實驗中，研究團隊系統(tǒng)評估了11種機制各異的抗生素對浮游持留菌的清除效果，結(jié)果表明Sit、Rif和多粘菌素B（PMB）對浮游型持留菌的清除效果最佳（圖2）。

圖2: 浮游型持留菌的構(gòu)建驗證以及抗生素篩選評價

（3）胞內(nèi)持留菌的構(gòu)建與抗生素篩選

  在浮游型持留菌的基礎(chǔ)上，研究團隊進一步構(gòu)建了胞內(nèi)持留菌模型，同樣展示出雙相殺傷曲線。研究團隊系統(tǒng)評估了11種抗生素對胞內(nèi)持留菌的清除效果。結(jié)果顯示， Sit、Rif 和 PMB 展現(xiàn)出最優(yōu)的抗持留菌能力，成為靶向浮游及胞內(nèi)持留菌的最具潛力候選藥物（圖3）。

圖3: 胞內(nèi)持留菌的構(gòu)建驗證以及抗生素篩選評價

（4）F(AM)對持留菌的特異性靶向

  F(AM) 通過 PET-RAFT 聚合合成，表面引入氨基丙氨酸和甘露糖基團，以實現(xiàn)對細(xì)菌和宿主細(xì)胞的級聯(lián)靶向。研究結(jié)果顯示，F(AM) NPs對敏感菌和浮游型持留菌均表現(xiàn)出較強的靶向性，其與兩者的共定位皮爾森系數(shù)（PCC） 值分別為 0.92 和 0.86，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。同時，F(AM) NPs 可通過甘露糖受體介導(dǎo)的途徑快速進入宿主細(xì)胞，并對胞內(nèi)敏感菌和胞內(nèi)持留菌保持有效靶向作用，共定位 PCC 值分別約為 0.76 和 0.73。結(jié)果表明，細(xì)菌的持留狀態(tài)對 F(AM) 的靶向能力影響不大（圖4）。

圖4: F(AM)載藥微球的構(gòu)建表征以及特異性靶向激光共聚焦圖像

（5）納米載藥粒子的制備與持留菌清除效果評估

  研究團隊將 Sit、Rif 和 PMB 分別負(fù)載于 F(AM) 納米平臺，制備 Sit@F(AM)、Rif@F(AM) 和 PMB@F(AM) 納米顆粒。所得納米粒子在 pH 7.4 及pH 5.5下均保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與緩釋行為（圖4）。在浮游型持留菌中，Rif@F(AM) 與 Sit@F(AM) 的殺滅率分別達(dá) 99.4% 和 99.96%，均優(yōu)于游離藥物；PMB@F(AM) 亦略有提升。在胞內(nèi)持留菌清除評價中，Rif@F(AM) 與 Sit@F(AM) 的殺菌率仍保持在92%和96%，顯著優(yōu)于游離藥物，而 PMB@F(AM) 未顯優(yōu)勢（圖5）。綜上，Sit@F(AM) 與 Rif@F(AM) 在兩種模型中均展現(xiàn)出卓越的持留菌清除能力，驗證了 F(AM) 作為精準(zhǔn)抗菌納米平臺的應(yīng)用潛力。

圖5: F(AM) NPs對浮游以及胞內(nèi)持留菌的抗菌評價

（6）Sit@F(AM)清除體內(nèi)持留菌的抗菌評價

  Sit@F(AM) 在清除體內(nèi)持留菌方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。相比于游離 Sit 組中仍殘留大量細(xì)胞外細(xì)菌（約103 CFU），Sit@F(AM) 處理組的細(xì)菌負(fù)荷顯著降低，幾乎檢測不到細(xì)胞外細(xì)菌。同時，Sit@F(AM) 組中未檢測到任何細(xì)胞內(nèi)持留菌，而游離 Sit 處理的小鼠細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌負(fù)荷仍高達(dá)約103 CFU（圖6）。

圖6: Sit@F(AM)體內(nèi)清除持留菌

（7）F(AM)增強抗生素清除持留菌活性的機制

  與游離Rif相比，Rif@F(AM)在浮游持留菌中胞內(nèi)持留菌中展現(xiàn)出更高的局部富集能力，進一步驗證其靶向遞送優(yōu)勢。另外，在酸性和氧化應(yīng)激等感染相關(guān)微環(huán)境下，Rif和PMB的抗菌活性受損，而包載于F(AM)后能有效緩解這一影響。相比之下，Sit 及其納米制劑未受明顯影響，顯示出良好的穩(wěn)定性。同樣的用CCCP抑制質(zhì)子動力后發(fā)現(xiàn)，PMB受其影響較大，但是Sit和Rif不受影響，F(AM)還可以緩解這一影響（圖7）。

圖7: F(AM)納米顆粒介導(dǎo)持留菌清除的機制

  綜上所述，本研究構(gòu)建了一種具備雙重靶向能力的F(AM)現(xiàn)場遞送平臺，能夠同時靶向宿主細(xì)胞及其胞內(nèi)持留菌，高效穿越細(xì)胞屏障，并實現(xiàn)抗生素在細(xì)菌生態(tài)位的現(xiàn)場釋放。該平臺在體內(nèi)外模型中均表現(xiàn)出顯著優(yōu)于游離抗生素的持留菌清除效果。該策略不僅提供了一種強有力的手段以根除胞內(nèi)持留菌感染，也為優(yōu)化細(xì)胞內(nèi)抗生素療法提供了新的機制視角與思路。

  相關(guān)研究成果近期以“Eradication of Intracellular Staphylococcus aureus Persisters via On-Site Antibiotic Delivery by Poly(amino acid) Nanoparticles”為標(biāo)題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊ACS Applied Materials & Interfaces上。本論文第一作者為北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的尹子博，李國鋒副教授和王興教授為論文的共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費和北京大學(xué)第三醫(yī)院創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化項目的資助與支持。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.5c11777