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模拟宿主防御肽的高效抗菌多肽聚合物展示治疗溃疡慢性感染和免疫调节功能

宿主防御肽存在于人体的第一道防线,具有抗感染及免疫调节等多重功能。抗菌β-多肽聚合物作为宿主防御肽模拟物,是否能通过分子设计使其同时拥有抗生物被膜和免疫调节功能,应用于慢性感染领域呢?近期,华东理工大学刘润辉教授(点击查看介绍)课题组探索和发现了兼具高效抗生物被膜及免疫调节功能的β-多肽聚合物。


慢性溃疡感染的根除十分困难,去除此类感染中的生物被膜的需要大量抗生素,导致对抗生素高度耐药性的形式越发严峻。另外,慢性溃疡感染中持续的炎症反应阻碍溃疡的有效愈合。


刘润辉教授课题组研发的β-多肽聚合物,对耐药金黄色葡萄球菌MRSA USA300和绿脓杆菌LESB58形成的成熟生物被膜均达到了接近80%的去除率,并发现绿脓杆菌的脂多糖(LPS)刺激下,聚合物展现出浓度依赖性的免疫调节功能,不同于大部分宿主防御肽,如LL-37和IDR多肽,其仅能够抑制LPS诱导的炎症因子如TNF-α的分泌,但并无浓度依赖性。

图1. a) 多肽聚合物20:80 Bu:DM抗感染及免疫调节功能研究示意图; b)抗生物膜活性; c)免疫调节功能


在体内动物体内溃疡感染模型中,选择无皮下毒性浓度5 mg/kg进行局部给药,多肽聚合物20:80 Bu:DM治疗组在溃疡处的菌密度显著减少5倍,溃疡面积减小了大约40%的展示出有效的抗菌活性及良好的促溃疡愈合功能,具有应对临床上难以治愈的具有生物被膜和持续炎症的溃疡等慢性感染挑战的潜力(图2)

图2. a) 多肽聚合物20:80 Bu:DM抗小鼠溃疡感染模型示意图 (绿脓杆菌); b) 皮下毒性试验;c) 在溃疡感染中的愈合功能;d) 在溃疡感染中的抗菌活性


这一成果近期发表在J. Med. Chem.上,文章第一作者是华东理工大学博士研究生钱宇芯、毕业硕士生张强、英属哥伦比亚大学Hashem Etayash以及Daniel Pletzer博士,华东理工大学刘润辉教授和英属哥伦比亚大学R.E.W. Hancock教授为共同通讯作者。该成果得到了国家自然科学基金委、科技部等基金的资助。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Host Defense Peptide-Mimicking Amphiphilic β-peptide Polymer (Bu:DM) Exhibiting Anti-biofilm, Immunomodulatory and in vivo Anti-Infective Activity

Hashem Etayash, Yuxin Qian, Daniel Pletzer, Qiang Zhang, Jiayang Xie, Ruxin Cui, Chengzhi Dai, Pengcheng Ma, Fan Qi, Runhui Liu*, Robert E. W. Hancock*

J. Med. Chem., 2020, DOI: 10.1021/acs.jmedchem.0c01321


刘润辉教授简介


国家级青年人才、华东理工大学特聘教授。2009年在美国普渡大学(Purdue University)化学系获博士学位;2009年至2014年先后在美国加州理工学院(Caltech)和威斯康星大学-麦迪逊(UW-Madison)开展博士后研究,2014年底至今任华东理工大学材料科学与工程学院教授、博导。主要研究方向为多肽模拟聚合物作为药物和医用生物材料的探索:致力于解决耐药微生物感染和微生物耐药性的挑战、解决医疗器械和生物材料相关感染难题,发展细胞粘附和组织再生新材料,发展抗粘附和抗植入异物反应新材料。


以通讯作者在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等学术期刊上发表研究论文多篇。课题组招收博士、硕士研究生和博士后,课题组开展交叉领域研究,欢迎对有机合成、高分子合成、生物、微生物、肿瘤、免疫等任一方向有兴趣的同学加入课题组。


刘润辉

https://www.x-mol.com/university/faculty/17698

课题组主页

http://clxy.ecust.edu.cn/2019/1209/c11483a102329/page.htm


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