配体修饰的双功能耐药菌靶向脂质体的构建及其细胞内化机制

Antibiotic-resistance has become a deteriorating global problem, as the development of antibiotics with novel structures and new antimicrobial mechanisms is time-consuming and expensive; therefore, the whole pharmaceutical society is seeking for faster and more effective strategies. Under this background, the study of antimicrobial drug delivery systems is becoming a hot topic in the international pharmaceutical research. Based on extensive literature review and previous study, this project aims to couple cell-penetrating peptide (CPP) and wheat germ agglutinin (WGA) as the targeting ligands to the surface of liposomes; the CPP's membrane-penetrating ability and WGA's cell wall binding specificity are used for building a bi-functional and antibiotic-resistant bacteria targeting liposomal drug delivery system, which will be characterized in vitro/in vivo and will be preliminarily studied with respect to its targeting, anti-drug resistance as well as possible internalization mechanism for drug-resistant bacteria cells. By far only a small number of papers were published in the field of applying CPP to drug delivery systems for antibiotic-resistant bacteria and in the field of using WGA for bacteria-targeting drug delivery systems; while combining these two ligands for building a bi-functional drug delivery system is still not reported. Therefore, the outcome of this project is potential to give rise a drug delivery system with novelty and good prospective applications for the treatment of infections caused by antibiotic-resistant bacteria.

细菌耐药性问题已成为日益严峻的全球性问题，全新结构和新作用机制的抗菌活性药物研究周期长、成本高，因此，整个药学领域都在寻找更为迅速而高效的解决策略。对具有抗菌活性的给药系统研究正渐趋成为国际药学领域一个研究热点。在大量的文献调研和前期研究工作基础上，本项目拟选择穿膜肽和麦胚凝集素为配体，将其分别化学偶联至脂质膜材表面，利用穿膜肽的细胞膜穿透特性，以及凝集素的细菌细胞壁靶向特性，构建出一种双功能、具有耐药菌靶向特性的脂质体给药系统，对其体内外性质、靶向性和抗耐药性进行研究，并初步探讨其可能的耐药菌细胞内化作用机制。在穿膜肽用于抗耐药菌给药系统的研究，以及凝集素用于细菌靶向性给药系统的研究方面，国内外仅有少量的文献报道；而对于二种配体联合应用构建的双功能给药系统，尚无任何文献报道。因此，本项目的研究结果有望为耐药菌感染的治疗提供一种具有较强创新性和良好应用前景的给药系统。

细菌耐药性问题已成为日益严峻的全球性问题，全新结构和新作用机制的抗菌活性药物研究周期长、成本高，因此，整个药学领域都在寻找更为迅速而高效的解决策略。对具有抗菌活性的给药系统研究渐趋成为国际药学领域一个研究热点。在大量文献调研和前期研究工作基础上，本项目拟选择穿膜肽（TAT）和麦胚凝集素（WGA）为配体，将其分别化学偶联至脂质膜材表面，利用TAT的细胞膜穿透性及WGA的细菌细胞壁靶向性，构建一种双功能、具有耐药菌靶向特性的脂质体给药系统，对其体内外性质、靶向性和抗耐药性进行研究，并初步探讨其可能的耐药菌细胞内化作用机制。.本课题主要研究内容包括功能材料的合成，载药靶向脂质体的构建，对脂质体的理化性质、最低抑菌浓度、体外杀菌动力学、细菌细胞摄取、生物膜形成抑制作用、体内外靶向分布、体内抗菌效果、巨噬细胞吞噬能力以及溶血性等进行评价，此外还对靶向脂质体的内化机制进行了考查。.本课题重要结果和关键数据：1. 成功合成功能分子TAT-PEG-DSPE和WGA-PEG-DSPE；成功构建各种靶向和非靶向脂质体。其中，TAT和WGA修饰的双靶向脂质体平均粒径119.1nm，PDI为0.186，克拉霉素平均包封率为86.81%，载药量为1.11%。2. 所构建的双靶向脂质体具有优良的体内外靶向性，可显著提高MRSA对脂质体的摄取，提高胃肠道部位的靶向聚集能力，在其它部位没有明显蓄积。3. 双靶向脂质体具有优良的体外抗耐药菌活性，对MRSA的MIC为4mg/L，显著低于单靶向脂质体及游离药物；双靶向脂质体还具有优良的杀菌曲线特征，可有效维持2-8小时抗菌效果；双靶向脂质体具有优良的体内抗菌保护能力，显著降低MRSA对脾脏和肾脏的攻击。4. 内化机制研究结果表明，双靶向脂质体可有效吸附于MRSA菌表面，进而与细菌相互作用，使细菌细胞膜流动性显著增加，从而使细菌迅速发生变形，直至细菌结构被完全破坏；双靶向脂质体主要经脂质微囊介导的内吞作用进入细菌内部。5. 双靶向脂质体具有良好的血管安全性，溶血发生率极低。6. 双靶向脂质体具有优良的抑制耐药菌产生生物膜的作用。7. 双靶向脂质体可显著提高巨噬细胞对耐药菌MRSA的吞噬，同时提高巨噬细胞内产生过氧化物，实现巨噬细胞杀菌功效。.本课题科学意义：本课题的研究结果有望为耐药菌感染的治疗提供一种具有较强创新性和良好应用前景的给药系统。