近日，獸醫學院、國家獸醫微生物耐藥性風險評估實驗室、廣東省獸藥研制與安全評價重點實驗室的孫堅教授在中科院醫學一區期刊Drug Resistance Updates（影響因子18.1）和Materials Today Bio（影響因子8.8）上發表了兩篇研究長文，分別題為“CRISPR-AMRtracker: a novel toolkit to monitor the antimicrobial resistance gene transfer in fecal microbiota” 和“Waterborne polyurethane nanoparticles incorporating linoleic acid as a potential strategy for controlling antibiotic resistance spread in the mammalian intestine” 。

細菌耐藥性導致的死亡人數不斷增加，已對全球健康構成嚴重威脅。耐藥基因能夠在不同細菌之間水平轉移，加速耐藥性的傳播，而哺乳動物的腸道則是耐藥基因轉移的主要場所之一。然而，目前研究耐藥基因在腸道內的水平轉移不僅缺乏有效的監測工具，也缺乏有效的防控策略。

為應對這些挑戰，研究團隊首先結合CRISPR/Cas9熒光標記、熒光激活的流式細胞分選、16S rRNA基因測序及分析技術，開發了一種名為CRISPR-AMRtracker的創新熒光示蹤系統。該系統通過在耐藥基因下游的保守區域整合綠色熒光基因，在不影響宿主細胞適應性、接合、轉座頻率及抗生素敏感性的情況下，有效示蹤耐藥基因的轉移。研究結果表明，熒光標記的質粒可以將可移動的黏菌素耐藥基因（mcr-1）從大腸桿菌轉移至多種糞便細菌中。此外，團隊還研究了一種控制耐藥性傳播的新策略。在2020年，孫堅教授曾發現亞油酸在體外實驗中表現出抑制接合轉移的潛力（相關成果發表于Journal of Applied Microbiology）。但由于藥物難以有效到達靶位點，其在體內的效果不理想。為此，研究人員使用N-甲基二乙醇胺、2,2'-(哌嗪-1,4-二基)二乙醇、異佛爾酮二異氰酸酯、蓖麻油和乙酸等材料，合成了不同的水性聚氨酯納米粒子，并包載亞油酸，得到不同的WPU@LA。研究發現，WPU0.99@LA具有良好的pH響應釋放特性，且在Caco-2和IPEC-J2細胞模型中的生物相容性較好。此外，每日10 mg/kg劑量的WPU0.99@LA能夠將mcr-1質粒在小鼠體內的接合轉移頻率降低45.1倍，并能有效維持腸道微生物群的穩態，同時表現出理想的生物安全性。這些研究為了解和控制腸道復雜菌群中耐藥基因的傳播提供了新的視角，并明確了WPU0.99@LA作為哺乳動物腸道內耐藥基因傳播抑制劑的潛力。

獸醫學院博士后李龔與20級博士研究生龍騰飛為Drug Resistance Updates論文共同第一作者，博士后李龔與韓璐為Materials Today Bio?論文共同第一作者，孫堅教授和美國布法羅大學陳亮教授為兩篇論文的共同通訊作者。相關研究得到了國家重點研發計劃項目、創新研究群體項目、廣東省珠江人才計劃本土創新科研團隊項目、廣東省重點研發計劃項目、國家重點研發計劃項目、廣東嶺南現代農業實驗室項目、雙一流學科建設項目、111項目、廣東省基礎與應用基礎研究重大項目以及中國博士后科學基金項目的資助。

相關論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1368764624001006

https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2024.101181

文圖/獸醫學院