隨著寵物飼養量持續增長，狗癬、貓癬等皮膚細菌感染已成為臨床常見問題，目前通常采取抗生素療法。但抗生素的過度使用會導致耐藥菌株頻現，治療效果下降，形成“用藥—耐藥—再用藥”的惡性循環。日前，在全球合成生物學頂級賽事——國際基因工程機器大賽(iGEM)中，南京工業大學食品與輕工學院江凌教授團隊指導的NJTECH-CHINA-A團隊，為解決寵物臨床抗生素耐藥性這一難題提供了新方案，一舉奪得全球金獎及最佳新元件獎。
“就像超級細菌的出現一樣，寵物細菌對抗生素也在不斷‘升級防御’。”江凌解釋道，他們團隊利用合成生物學技術，通過“新型抗菌肽挖掘—經典抗菌肽優化—高效表達體系構建—功能性敷料整合”的全鏈條研究，設計實現寵物皮膚細菌感染的安全、高效治療的寵物抗菌敷料，解決傳統抗生素耐藥性強、抗菌產品成本較高等行業痛點。
“抗菌肽作用于細菌細胞膜，破壞細胞膜，進而使細菌裂解死亡。”團隊指導教師孫楊介紹說，團隊采用的“抗菌肽”是生物體內的小分子肽，與傳統抗生素作用機制不同，其可以通過物理方式破壞細菌細胞膜結構，使其糖、蛋白質等內溶物外泄而導致死亡。“這好比精準打擊，直接擊穿細菌的‘城墻’，而細菌難以通過變異來應對這種物理性攻擊，從而有效規避耐藥性問題。”
據介紹，這支團隊特別“混搭”，涵括了從食品、生工到計算機、機械等學院的師生，有人負責搞技術、有人負責做實驗、有人負責對接需求，硬是把“實驗室里的想法”變成了能幫助寵物的實用方案。為確保抗菌肽的高效性與安全性，團隊采用“計算篩選+實驗驗證”的雙軌研發策略。干實驗組(電腦里做設計)組長閆澤宇同學介紹：“我們首先從江凌教授構建的特殊環境微生物菌種基因庫中，通過機器學習篩選獲得新型抗菌肽NJT-LYY-742，同時對已知抗菌肽進行理性設計改造，提升其穩定性和殺菌效率。”濕實驗組(實驗室里驗證)組長劉和鈺同學補充說，團隊通過大腸桿菌表達系統成功量產抗菌肽。“實驗顯示，僅需3.13微克/毫升濃度，即可有效殺滅常見病菌，其膜破壞機制確保殺菌徹底有效。”
擔任人類實踐組(從生活中來到生活中去)組長的楊亦檸同學介紹，光有抗菌肽還不夠，得方便寵物主人使用。團隊又把抗菌肽負載于特殊水凝膠基質中，制成類似創可貼的敷料。“這種材料既能持續釋放藥物，又具備良好的生物相容性和機械強度，能夠較好地適應寵物皮膚，比傳統藥膏方便多了。”
據悉，iGEM是合成生物學領域的頂級國際賽事，已覆蓋全球60余個國家。賽事以“用標準化生物元件設計人工生物系統”為核心，鼓勵跨學科協作，結合生物實驗、建模、設計等能力，解決環境、醫療、制造等現實問題，每年都受到《科學》《自然》等頂級學術期刊的密切關注。(謝詩涵)
來源：新華日報·交匯點
