隨著真菌耐藥性日益增強(qiáng)，經(jīng)典單一藥物治療方案療效往往不足甚至失敗。具有協(xié)同效果的兩種藥物組合具有比單一藥物更高療效，尤其在耐藥性和難治性感染治療中表現(xiàn)出強(qiáng)大的潛力。盡管如此，真菌系統(tǒng)性感染，尤其是真菌腦膜炎，臨床上依然顯示高死亡率。主要是由于抗真菌藥物協(xié)同組合本身非常有限，更重要的是，兩種藥物不同的藥代動(dòng)力學(xué)和體內(nèi)分布導(dǎo)致難以在體內(nèi)感染部位實(shí)現(xiàn)體外的協(xié)同效果。因此急需實(shí)現(xiàn)體內(nèi)協(xié)同治療耐藥真菌感染的有效策略。
在本研究中，劉潤輝課題組提出了一種“基于宿主防御肽模擬物組裝體的協(xié)同共遞送”策略，用于實(shí)現(xiàn)兩種抗真菌劑體內(nèi)協(xié)同抗耐藥真菌感染治療。在該策略中，設(shè)計(jì)合成了一種具有優(yōu)異抗真菌活性的宿主防御肽模擬物組裝體作為一種抗耐藥真菌活性分子，與另一種抗真菌藥物兩性霉素B（AmB）協(xié)同抗真菌，該組裝體遞送AmB的體系（AmBmicelles）實(shí)現(xiàn)了在最優(yōu)協(xié)同比例下兩種抗真菌劑體內(nèi)同時(shí)空分布。該策略顯著降低了AmB的體內(nèi)毒性并且拓寬了AmB的治療窗口。除此之外，該協(xié)同共遞送組合表現(xiàn)出優(yōu)異的病原體靶向能力，有效提高了藥物利用率。在小鼠的真菌系統(tǒng)感染和腦膜炎感染模型中，AmBmicelles表現(xiàn)出優(yōu)異的治療效果，顯著高于AmBisome和氟胞嘧啶聯(lián)合治療的臨床感染治療金標(biāo)準(zhǔn)。該宿主防御肽模擬物組裝體的藥物協(xié)同共遞送策略為臨床藥物組合治療提供了新途徑。
2026年1月2日，該研究成果以“Effective combinatorial antifungal therapy using a host defense peptide mimic that self-assembles into delivery micelles”為題發(fā)表在Nature Biotechnology上（Nat Biotechnol 2025, DOI: 10.1038/s41587-025-02930-3）。
劉潤輝教授課題組在前期研究中，提出并證實(shí)能夠以生物安全性優(yōu)異的聚噁唑啉（多肽主鏈上酰胺鍵轉(zhuǎn)移至側(cè)鏈）模擬天然多肽，實(shí)現(xiàn)了基于聚噁唑啉骨架的功能性多肽模擬，發(fā)現(xiàn)了體內(nèi)外高效抗耐藥細(xì)菌和耐藥真菌的聚噁唑啉活性分子（Nat. Microbiol. 2024, 9, 1325, ESI高被引；Sci. Transl. Med. 2025, 17, eadl4870, 正封面；Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 6412，VIP論文，ESI高被引；Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202200778，VIP論文；J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 25753，JACS Spotlight）。在本研究中，具有優(yōu)異抗真菌活性的聚噁唑啉用于與AmB協(xié)同抗真菌，并且穩(wěn)定組裝成納米膠束用于遞送AmB。實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)協(xié)同比例下，兩種抗真菌劑在體內(nèi)的同時(shí)間、空間遞送。相比于臨床感染治療金標(biāo)準(zhǔn)的AmBisome納米粒子和氟胞嘧啶聯(lián)用，該協(xié)同共遞送體系具有更優(yōu)異的體內(nèi)治療效果（圖一）。
圖1：目前的臨床的策略和我們治療真菌感染的策略。
本研究首先通過2-噁唑啉單體共聚合成了不同親/疏水比例的HDP模擬聚噁唑啉分子庫，并探究了一系列聚噁唑啉的抗真菌活性、哺乳動(dòng)物細(xì)胞以及血紅細(xì)胞毒性以及與AmB的協(xié)同效果。其中疏水性比例為70%的聚噁唑啉為最優(yōu)選聚合物，具有最佳的抗真菌活性、細(xì)胞毒性和協(xié)同效果。由該聚合物組裝形成的納米膠束同樣對多種真菌具有優(yōu)異抗真菌活性，并且與AmB對多種真菌保持協(xié)同抗真菌作用（FICI=0.19-0.5）（圖2）。
圖2：聚（2-噁唑啉）和膠束的合成、體外抗真菌活性和協(xié)同抗真菌活性研究。
熒光共聚焦顯微鏡圖像結(jié)果顯示，聚合物膠束作用后的真菌細(xì)胞膜顯示出明顯的不連續(xù)，表明細(xì)胞膜被破壞，因此聚合物膠束通過破壞真菌細(xì)胞膜與AmB協(xié)同抗真菌。除此之外，聚合物膠束具有很強(qiáng)的細(xì)胞壁擾動(dòng)作用，這種擾動(dòng)增強(qiáng)了解聚后的聚合物和AmB穿透真菌細(xì)胞壁，膠束存在下，細(xì)胞內(nèi)AmB的濃度達(dá)到原來的8倍。并且該聚合物膠束具有優(yōu)異的病原體靶向能力，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞和真菌細(xì)胞的混合液中， AmBisome的脂質(zhì)體廣泛分布于哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)，相比之下，聚合物膠束大量聚集于真菌細(xì)胞表面。
圖3：聚合物膠束與AmB的協(xié)同抗真菌機(jī)制以及聚合物膠束的病原體靶向作用。
隨后對包載了AmB的膠束（AmBmicelles）的體內(nèi)毒性進(jìn)行了測試，結(jié)果表明，膠束的包載將AmB的最大耐受劑量由1 mg/kg提高到6 mg/kg。連續(xù)四天單次注射后，AmB在1 mg/kg的濃度下表現(xiàn)出顯著的肝腎毒性，而膠束包載的AmB在4mg/kg濃度下，沒有明顯的肝腎毒性。在真菌的系統(tǒng)感染實(shí)驗(yàn)中，膠束將AmB的有效治療窗口由原來的0.65-0.75 mg/kg拓展至0.1-4 mg/kg。并且相同的治療濃度下，AmBmicelles組的治療效果顯著優(yōu)于AmB組，表現(xiàn)出優(yōu)異的體內(nèi)治療效果。
圖4：膠束包載AmB的生物相容性和體內(nèi)治療效果。
文章中進(jìn)一步研究了AmBmicelles在真菌性腦膜炎中的治療效果，在60天的長時(shí)間觀察中，AmBmicelles組小鼠100%存活，相比之下，目前臨床金標(biāo)準(zhǔn)（AmBisome和氟胞嘧啶的組合）治療組，在40天內(nèi)全部死亡。除此之外，AmBmicelles組顯著降低了小鼠的大腦中的真菌負(fù)荷超過4個(gè)log值，治療效果顯著優(yōu)于AmBisome和氟胞嘧啶的組合治療組。在小鼠的其他5個(gè)重要器官，包括心臟、肝臟、脾臟、肺臟和腎臟中，AmBmicelles組都未能檢測到真菌？紤]到現(xiàn)實(shí)中腦膜炎治療常出現(xiàn)的確診較晚的延期治療情況，文章中進(jìn)一步建立了延遲治療模型，在此模型中，即使提高金標(biāo)準(zhǔn)中AmBisome的治療濃度，小鼠依然在60天內(nèi)全部死亡，相比之下，AmBmicelles組依然實(shí)現(xiàn)小鼠60天內(nèi)的100%存活，并且有效降低大腦中真菌負(fù)荷超過4個(gè)log。以上結(jié)果均表明AmBmicelles具有優(yōu)異的真菌腦膜炎治療效果，有望用于解決真菌腦膜炎感染難題。
圖5：AmBmicelles在真菌性腦膜炎中的治療效果
華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生劉龍強(qiáng)和周敏副研究員是該論文的第一作者，劉潤輝教授是論文的通訊作者。
論文鏈接: https://www.nature.com/articles/s41587-025-02930-3
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