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Acta Biomaterialia:细菌外膜囊泡——抗菌治疗中有潜力的生物纳米材料

在耐药菌泛滥导致抗菌形势日益严峻的当下,寻求新型抗菌材料或开发有效的抗菌药物递送载体成为了研究热点。革兰氏阴性菌产生的外膜囊泡作为一种天然生物材料,在近年的研究中被证实具有抗菌活性以及递送抗菌药物的潜力,并在疫苗研发领域受到重视。

近日,来自四川大学华西口腔医学院彭强研究员课题组的研究人员在国际知名杂志Acta Biomaterialia上发表了题为“Bacterial outer membrane vesiclesas potential biological nanomaterials for antibacterial therapy”的综述(2021 Dec 9;S1742-7061(21)00811-4)。在这篇文章中,作者讨论了外膜囊泡的生物发生、生物功能、分离以及其作为抗菌剂、抗菌药物载体和疫苗或免疫佐剂在抗菌治疗中的应用,并总结了其目前研发的挑战并提出了可能的解决方案。

外膜囊泡(outermembrane vesicles, OMV)最早被认为是革兰氏阴性菌生长紊乱的产物,后来人们逐渐认识到这是一种普遍存在于革兰氏阴性菌周围的胞外载体。通常来讲,OMV的直径在20-200 nm之间,由细菌外膜向外萌出形成,携带大量细菌来源的物质,如蛋白质、遗传物质和毒性物质等。OMV的产量大小以及内容物等都有可能受到细胞内外因素的影响而改变,它在细菌的生命活动中发挥着重要作用,能够保护细菌免受有害物质侵害、调节细菌生物膜的形成、介导细菌间的交流以及促进细菌毒性播散。

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图.OMVs的发生、生物学功能以及抗菌应用

上世纪九十年代到二十一世纪初,Beveridge团队对于铜绿假单胞菌OMV的系列研究最早揭示了OMV的天然杀菌活性和成为抗菌药物载体的潜力。此后的二十余年里,越来越多的证据表明部分种类细菌产生的OMV具有强烈的天然杀菌活性,它们被用于破坏周围竞争细菌以获取生存优势,或者捕食异种细菌以获取营养成分。这些天然杀菌活性主要源于OMV运输的杀菌物质,如肽聚糖水解酶等。研究证明,相比较游离杀菌物质,OMV具有增强的药物稳定性、靶向性及生物相容性等优点,并在对抗胞内感染菌和革兰氏阴性菌时有着独特优势。因此,研究者们也逐渐考虑将其开发成为一个良好的载药平台,用以递送抗菌药物。此外,作为细菌致病的重要媒介,也有越来越多的报道将其运用于疫苗或者免疫佐剂的开发,并已有一款名为Novartis的上市疫苗,用以对抗B群脑膜炎奈瑟菌。OMV在抗菌治疗领域显示出广泛的应用前景。在这篇综述中,作者介绍了OMV的生物学发生过程和生物学功能,总结了其在抗菌应用方面的最新进展,并对OMV未来的临床应用进行了初步讨论。

参考文献:

Bacterial outer membrane vesicles as potentialbiological nanomaterials for antibacterial therapy. Acta Biomater. 2021 Dec9;S1742-7061(21)00811-4.

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