随着宠物饲养量持续增长，狗癣、猫癣等皮肤细菌感染已成为临床常见问题，目前通常采取抗生素疗法。但抗生素的过度使用会导致耐药菌株频现，治疗效果下降，形成“用药—耐药—再用药”的恶性循环。日前，在全球合成生物学顶级赛事——国际基因工程机器大赛(iGEM)中，南京工业大学食品与轻工学院江凌教授团队指导的NJTECH-CHINA-A团队，为解决宠物临床抗生素耐药性这一难题提供了新方案，一举夺得全球金奖及最佳新元件奖。
“就像超级细菌的出现一样，宠物细菌对抗生素也在不断‘升级防御’。”江凌解释道，他们团队利用合成生物学技术，通过“新型抗菌肽挖掘—经典抗菌肽优化—高效表达体系构建—功能性敷料整合”的全链条研究，设计实现宠物皮肤细菌感染的安全、高效治疗的宠物抗菌敷料，解决传统抗生素耐药性强、抗菌产品成本较高等行业痛点。
“抗菌肽作用于细菌细胞膜，破坏细胞膜，进而使细菌裂解死亡。”团队指导教师孙杨介绍说，团队采用的“抗菌肽”是生物体内的小分子肽，与传统抗生素作用机制不同，其可以通过物理方式破坏细菌细胞膜结构，使其糖、蛋白质等内溶物外泄而导致死亡。“这好比精准打击，直接击穿细菌的‘城墙’，而细菌难以通过变异来应对这种物理性攻击，从而有效规避耐药性问题。”
据介绍，这支团队特别“混搭”，涵括了从食品、生工到计算机、机械等学院的师生，有人负责搞技术、有人负责做实验、有人负责对接需求，硬是把“实验室里的想法”变成了能帮助宠物的实用方案。为确保抗菌肽的高效性与安全性，团队采用“计算筛选+实验验证”的双轨研发策略。干实验组(电脑里做设计)组长闫泽宇同学介绍：“我们首先从江凌教授构建的特殊环境微生物菌种基因库中，通过机器学习筛选获得新型抗菌肽NJT-LYY-742，同时对已知抗菌肽进行理性设计改造，提升其稳定性和杀菌效率。”湿实验组(实验室里验证)组长刘和钰同学补充说，团队通过大肠杆菌表达系统成功量产抗菌肽。“实验显示，仅需3.13微克/毫升浓度，即可有效杀灭常见病菌，其膜破坏机制确保杀菌彻底有效。”
担任人类实践组(从生活中来到生活中去)组长的杨亦柠同学介绍，光有抗菌肽还不够，得方便宠物主人使用。团队又把抗菌肽负载于特殊水凝胶基质中，制成类似创可贴的敷料。“这种材料既能持续释放药物，又具备良好的生物相容性和机械强度，能够较好地适应宠物皮肤，比传统药膏方便多了。”
据悉，iGEM是合成生物学领域的顶级国际赛事，已覆盖全球60余个国家。赛事以“用标准化生物元件设计人工生物系统”为核心，鼓励跨学科协作，结合生物实验、建模、设计等能力，解决环境、医疗、制造等现实问题，每年都受到《科学》《自然》等顶级学术期刊的密切关注。(谢诗涵)
来源：新华日报·交汇点
