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結(jié)構(gòu)分類

抗菌肽依其結(jié)構(gòu)可分為多種類型,其中Cathelicidin和Defensin為主要的類型;可將其分為5類:(1)單鏈無半胱氨酸殘基的α-螺旋,或由無規(guī)卷曲連接的兩段α-螺旋組成的肽;(2)富含某些氨基酸殘基但不含半胱氨酸殘基的抗菌肽;(3)含1個(gè)二硫鍵的抗菌多肽;(4)有2個(gè)或2個(gè)以上二硫鍵、具有β-折疊結(jié)構(gòu)的抗菌肽;(5)由其它已知功能的較大的多肽衍生而來的具有抗菌活性的肽。其中最早分離到的Cecropins和從非洲爪蟾中分離到的Magainins等屬于第一類抗菌肽,通常也將其稱為Cecropin類抗菌肽,目前對(duì)此類抗菌肽的研究也較深入。

來源分類

可將其分為6類:

1、昆蟲抗菌肽 昆蟲是種群最大的生物種類,抗菌肽的數(shù)量難以估量�，F(xiàn)在,僅在鱗翅目、雙翅目、鞘翅目和蜻蜓目等8個(gè)目的昆蟲中發(fā)現(xiàn)超過200多種昆蟲抗菌肽類物質(zhì),僅從家蠶這一種昆蟲獲得了40個(gè)抗菌肽基因。

2、哺乳動(dòng)物抗菌肽 1989年, 首次從豬小腸中分離到哺乳動(dòng)物抗菌肽Cecropin P1。目前,從豬中分離出至少18種,綿羊中至少30種,牛中至少30種抗菌肽。人類機(jī)體中發(fā)現(xiàn)的防御素屬于抗菌肽中的一個(gè)大家族,根據(jù)其氨基酸的空間結(jié)構(gòu)和分泌部位的差別又分為三大類:人α-防御素(humandα-defensin)、人β-防御素(human β-defensin, HβD)、人θ-防御素(humanθ-defensin)[5],現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)人防御素達(dá)35種以上,其中非常重要的防御素有10種。

3、兩棲動(dòng)物抗菌肽 兩棲類動(dòng)物裸露的具多種功能,在皮膚的分泌物中存在的大量皮膚活性肽具有多樣的生物學(xué)活性,其中大多數(shù)多肽類物質(zhì)均具有一定的抗微生物活性,在進(jìn)化上是一類非常古老而有效的天然防御物質(zhì),往往歸為抗菌肽。在非洲爪蟾中就有十多種抗菌肽,不僅在皮膚顆粒腺表達(dá),也有存在于胃粘膜和小腸道細(xì)胞。在非洲爪蟾皮膚中發(fā)現(xiàn)的小分子抗菌肽——-爪蟾素(magainins)是較早發(fā)現(xiàn)的兩棲動(dòng)物抗菌肽,具有很高的抗菌活性,此后相繼發(fā)現(xiàn)了多種蛙類抗菌肽。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前已經(jīng)從無尾兩棲動(dòng)物8個(gè)屬約40多種兩棲類動(dòng)物的皮膚中提取出了數(shù)百種抗菌肽,APD數(shù)據(jù)庫中就收錄了其中的548種。大量研究發(fā)現(xiàn)蛙類抗菌肽具有協(xié)同效應(yīng),但不同的蛙類抗菌肽很少具有同源性。

4、魚類、軟體動(dòng)物、甲殼類動(dòng)物來源的抗菌肽 1986年,從豹鰨分離到一種含有35個(gè)氨基酸殘基抗菌肽Pardaxin是最早從魚類分離得到的兩親性陽離子α螺旋結(jié)構(gòu)具有穿膜作用的多肽,該肽是離子型神經(jīng)毒素,由該肽衍生出了一系列具有比蜂毒素抗菌活性更強(qiáng),溶血活性更低的抗菌活性肽。1998年, 報(bào)道了鯰(Parasilurus asotus)受傷時(shí)上皮粘膜細(xì)胞層分泌一種19個(gè)氨基酸殘基的組蛋白H2A抗菌肽parasinⅠ,具有廣譜強(qiáng)抗菌活性,其抗菌活性是蛙皮素mainin 2的12~100倍。目前,從魚類分離得到49種以上抗菌肽。防御素是貽貝等海洋軟體動(dòng)物的重要抗微生物肽,迄今發(fā)現(xiàn)的貽貝防御素根據(jù)其初級(jí)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和共有的半胱氨酸序列分為Defensin、mytilin和myticin 3種。蝦經(jīng)細(xì)菌感染后可誘導(dǎo)多種基因表達(dá),其中含有多種抗菌肽基因。自1997年首次報(bào)道甲殼動(dòng)物抗菌肽氨基酸全序列以來,從甲殼類動(dòng)物如對(duì)蝦血細(xì)胞中分離出多種抗菌肽。

5、植物抗菌肽 植物中也存在一些結(jié)構(gòu)上與昆蟲、哺乳動(dòng)物防御素結(jié)構(gòu)相似的植物抗菌肽,稱為植物防御素。大多數(shù)植物抗菌肽對(duì)植物病原具有良好活性,部分植物抗菌肽對(duì)革蘭氏陽性菌、陰性菌、真菌、酵母及哺乳動(dòng)物細(xì)胞均有毒性。Thi-onins是最早從植物中分離的抗菌肽。

6、細(xì)菌抗菌肽 細(xì)菌抗菌肽又稱細(xì)菌素(bacteriocin),包括陽離子肽和中性肽,革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均可分泌。細(xì)菌中已發(fā)現(xiàn)的抗菌肽有桿菌肽(Bacitracin)、短桿菌肽S(Gramicidin S)、多粘菌素E(Polymyxin E)和乳鏈菌肽(Nisin)4種類型。目前,APD數(shù)據(jù)庫中就收錄的細(xì)菌素有119種,其中乳酸鏈球菌肽nisin是由乳球菌產(chǎn)生的含3~4個(gè)氨基酸殘基的短肽,它是一種耐酸性物質(zhì),即使在胃這樣低pH環(huán)境中穩(wěn)定性也很高,能抑制革蘭氏陽性菌如梭狀芽孢桿菌和李氏桿菌。Bacillus spp.產(chǎn)生的桿菌肽mersacidin對(duì)"超級(jí)耐藥菌"——-耐甲氧西林葡萄球菌(MRSA)具有良好的抑制作用,通過腹腔給藥可以清除MRSA感染小鼠血液、肺、肝、腎、脾等臟器中的細(xì)菌,并且對(duì)小鼠各器官?zèng)]有造成明顯的損害。

抗菌肽具有廣譜抗菌活性,可以快速查殺靶標(biāo),并且其中很多是純天然的肽,使它迅速成為潛在的治療藥物#抗菌肽的治療范圍為:革蘭氏陰性細(xì)菌、革蘭氏陽性細(xì)菌、真菌、寄生蟲、腫瘤細(xì)胞等。

行業(yè)同類產(chǎn)品中,數(shù)肽子抗菌肽技術(shù)比較成熟。是獸藥行業(yè)的標(biāo)桿!

抗菌肽具有廣譜抗菌活性,對(duì)細(xì)菌有很強(qiáng)的殺傷作用,尤其是其對(duì)某些耐藥性病原菌的殺滅作用更引起了人們的重視。

除此之外,人們還發(fā)現(xiàn),某些抗菌肽對(duì)部分病毒、真菌、原蟲和癌細(xì)胞等有殺滅作用,甚至能提高免疫力、加速傷口愈合過程。

抗菌肽的廣泛的生物學(xué)活性顯示了其在醫(yī)學(xué)上良好的應(yīng)用前景。

自從發(fā)現(xiàn)抗菌肽以來,已對(duì)抗菌肽的作用機(jī)理進(jìn)行了大量研究。目前已知的是,抗菌肽是通過作用于細(xì)菌細(xì)胞膜而起作用的,在此基礎(chǔ)上,提出了多種抗菌肽與細(xì)胞膜作用的模型。但嚴(yán)格地說,抗菌肽以何種機(jī)制殺死細(xì)菌至今還沒有完全弄清楚。

目前一般認(rèn)為,Cecropin類抗菌肽作用于細(xì)胞膜,在膜上形成跨膜的離子通道,破壞了膜的完整性,造成細(xì)胞內(nèi)容物泄漏,從而殺死細(xì)胞。

對(duì)于抗菌肽破壞膜的完整性,使細(xì)胞內(nèi)外屏障喪失,從而殺死細(xì)菌這一觀點(diǎn)已得到基本統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),但對(duì)其具體作用過程、是否存在特異性的膜受體、有無其它因子協(xié)同等問題尚不十分清楚,存在不同看法。不同抗菌肽的作用機(jī)制可能不一樣,尚有待進(jìn)一步研究

抗菌肽在動(dòng)物體內(nèi)含量極微。從動(dòng)物體內(nèi)提取抗菌肽產(chǎn)量低、費(fèi)時(shí)長、工藝復(fù)雜、費(fèi)用昂貴,無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),這成為制約抗菌肽進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的最大障礙。因此,開展抗菌肽基因工程研究具有重要意義。

目前,已進(jìn)入臨床應(yīng)用的基因工程藥物多數(shù)是采用原核表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn)的,但由于抗菌肽對(duì)細(xì)菌的殺傷作用,不能用原核表達(dá)系統(tǒng)直接表達(dá)具有生物活性的抗菌肽,而如果采用融合蛋白的形式表達(dá),將給表達(dá)產(chǎn)物的后處理帶來很大麻煩。因此,國內(nèi)外的研究者多采用真核表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行抗菌肽基因工程研究。

近年來,以酵母為基因工程受體菌的研究引起人們的重視,酵母具有比大腸桿菌更完備的基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制和對(duì)表達(dá)產(chǎn)物的加工修飾及分泌能力,并且不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)毒素,是基因工程中良好的真核基因受體菌。自1978年Hinnen等首先試驗(yàn)酵母轉(zhuǎn)化成功后,已有人干擾素基因、乙型肝炎表面抗原基因、α-淀粉酶基因等數(shù)十種外源基因在酵母中獲得表達(dá)。國內(nèi)研究者大量研究表明,利用酵母表達(dá)抗菌肽是一條可行的道路,如能在表達(dá)產(chǎn)率上得到進(jìn)一步提高,將為抗菌肽早日進(jìn)入臨床應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。

天然抗菌肽通常是由30多個(gè)氨基酸殘基組成的堿性小分子多肽,水溶性好,分子量大約為4000道爾頓左右。大部分抗菌肽具有熱穩(wěn)定性,在l00℃下加熱10~15min仍能保持其活性。多數(shù)抗菌肽的等電點(diǎn)大于7,表現(xiàn)出較強(qiáng)的陽離子特征。同時(shí),抗菌肽對(duì)較大的離子強(qiáng)度和較高或較低的pH值均具有較強(qiáng)的抗性。此外,部分抗菌肽尚具備抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的能力。

抗菌肽功能從目前的研究結(jié)果來看,一般認(rèn)為抗菌肽殺菌機(jī)理主要是作用于細(xì)菌的細(xì)胞膜,破壞其完整性并產(chǎn)生穿孔現(xiàn)象,造成細(xì)胞內(nèi)容物溢出胞外而死亡。首先由靜電吸引而附于細(xì)菌膜表面,疏水性的C端插入膜內(nèi)疏水區(qū)并改變膜的構(gòu)象,多個(gè)抗菌肽在膜上形成離子通道而導(dǎo)致某些離子的逸出而死亡。亦有學(xué)者認(rèn)為抗菌肽作用于膜蛋白引起凝聚、失活及離子通道,引起膜滲透性改變而導(dǎo)致死亡,亦有學(xué)者提出抗菌肽是否存在特異性的膜受休及有無其它因子的協(xié)同作用等問題。不同類別的抗菌肽的作用機(jī)理可能不一樣。

抗菌肽多數(shù)具有強(qiáng)堿性、熱穩(wěn)定性以及廣譜抗菌等特點(diǎn)。某些抗菌肽對(duì)部分真菌、原蟲、病毒及癌細(xì)胞等均具有強(qiáng)有力的殺傷作用。

抗菌肽對(duì)細(xì)菌的殺傷作用

抗菌肽對(duì)革蘭氏陰性及陽性細(xì)菌均有高效廣譜的殺傷作用。國內(nèi)外已報(bào)道至少有113種以上的不同細(xì)菌均能被抗菌肽所殺滅。

抗菌肽對(duì)真菌的殺傷作用

最先發(fā)現(xiàn)具有抗真菌作用的抗菌肽是從兩棲動(dòng)物蛙的皮膚中分離到的蛙皮素(Magainins),它不僅作用于G+、G-,對(duì)真菌及原蟲亦有殺傷作用。Defensins是一種動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)源性殺菌多肽,是從吞噬細(xì)胞中分離出來的,具有很寬的抗菌譜,對(duì)G+的殺傷作用大于對(duì)G-的殺傷作用,它也作用于真菌和部分真核細(xì)胞。Cecropin A及其類似物如天蠶素——蜂毒素雜合肽對(duì)感染昆蟲的真菌具有一定的殺傷作用。

抗菌肽對(duì)原蟲的殺傷作用

抗菌肽Magainins對(duì)原蟲有殺傷作用。實(shí)驗(yàn)證明抗菌肽可以殺死草履蟲、變形蟲和四膜蟲。柞蠶抗菌肽D對(duì)陰道毛滴蟲亦有殺傷作用。

抗菌肽對(duì)病毒的殺傷作用

Melitiin和Cecropins在亞毒性濃度下通過阻遏基因表達(dá)來抑制HIV-1病毒的增殖。Magainin-2及合成肽Modelin1 和Moderln-5對(duì)皰疹病毒HSV-1和HSV-2有一定的抑制效果。這些肽對(duì)病毒被膜直接起作用,而不是抑制病毒DNA的復(fù)制或基因表達(dá)。

抗菌肽對(duì)癌細(xì)胞的殺傷作用

抗菌肽對(duì)正常哺乳動(dòng)物細(xì)胞及昆蟲細(xì)胞無不良影響,但對(duì)癌細(xì)胞株則有明顯殺傷作用。這種選擇性機(jī)理可能與細(xì)胞骨架有關(guān)。已有有關(guān)抗菌肽對(duì)宮頸癌細(xì)胞、直腸癌細(xì)胞及肝癌細(xì)胞的殺傷作用與劑量相關(guān)的效應(yīng)的報(bào)道。

預(yù)防敗血癥

天然抗菌肽具有選擇性免疫激活和調(diào)節(jié)功能,對(duì)敗血癥有良好的預(yù)防和保護(hù)作用。傳統(tǒng)抗生素的濫用導(dǎo)致臨床上出現(xiàn)各種耐藥菌株,嚴(yán)重危害人類健康。在與致病菌變異競爭的過程中,自然界各種來源的抗菌肽成為人們研發(fā)新型抗感染藥物的新希望,但人們對(duì)抗菌肽的認(rèn)識(shí)和研究仍集中于其直接殺滅細(xì)菌生長的效應(yīng)上。

敗血癥是由細(xì)菌感染引起的,伴隨有全身性炎癥反應(yīng)綜合癥狀的一種危重疾病。病原微生物感染誘導(dǎo)促炎癥因子大量釋放,導(dǎo)致多種重要器官衰竭,具有較高死亡率。爬行動(dòng)物cathelicidin抗菌肽及衍生物及其應(yīng)用的基礎(chǔ)上,深入揭示該抗菌肽在體內(nèi)外具有選擇性的免疫激活作用。在各種標(biāo)準(zhǔn)和臨床耐藥菌株誘導(dǎo)的敗血癥動(dòng)物模型中,cathelicidin肽選擇性地激活體內(nèi)天然免疫響應(yīng),在不引起大量有害炎癥因子激活的同時(shí),通過p38 MAPK信號(hào)通路選擇性地刺激炎癥抑制細(xì)胞因子、免疫細(xì)胞趨化因子的表達(dá)和釋放,對(duì)全身性和致死性敗血癥具有良好的預(yù)防和保護(hù)作用。

迄今為止,從不同的生物體內(nèi)誘導(dǎo)分離獲得的抗菌肽已不下200多種,僅從昆蟲中分離獲得的就多達(dá)170余種。人們根據(jù)抗菌肽的來源及結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行了分類。根據(jù)抗菌肽的結(jié)構(gòu),可將其分為5類

具有螺旋結(jié)構(gòu)的線性多肽

cecropins是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物抗菌肽,1980年,由Boman等從美國天蠶蛹中分離得到。該類多肽抗生素一般含有37~39個(gè)氨基酸殘基,不含半胱氨酸,其N端區(qū)域具有強(qiáng)堿性,可形成近乎完美的雙親螺旋結(jié)構(gòu),而在C端區(qū)域可形成疏水螺旋,兩者之間有甘氨酸和脯氨酸形成的鉸鏈區(qū),多數(shù)多肽的C端被酰胺化,酰胺化對(duì)其抗菌活性具有重要作用。此后,人們相繼從家蠶、柞蠶、果蠅、麻蠅中分離到了cecropins類抗菌肽。1989年,Lee等人從豬小腸中分高到了cecropin P1,說明了cecropins可能在動(dòng)物中廣泛存在。cecropins對(duì)革蘭陽性菌、陰性菌部具有很強(qiáng)的殺傷力,而對(duì)真菌和真核細(xì)胞沒有毒性。目前cecropins已被人工合成并已商品化。

magainins也是較早發(fā)現(xiàn)的一類具有雙親螺旋結(jié)構(gòu)的抗菌肽。最初是從蟾蜍的皮膚中分離得到的,后來在哺乳動(dòng)物的神經(jīng)組織和腸組織中發(fā)現(xiàn)了其類似物。magainins對(duì)革蘭陽性菌、陰性菌、真菌、原生動(dòng)物都有殺傷作用,但是對(duì)革蘭陰性菌的活性比cecropins要低10倍左右。

此外,從一些動(dòng)物的再生性器官和兩棲類的多種組織器官中分離得到了一些具有螺旋結(jié)構(gòu)的多肽,如來源于南美蛙的dermaseptin和來源于樹蛙的bombininh。

富含某種氨基酸的線性多肽

apidaecins是從蜜蜂中分離得到的富含脯氨酸的多肽抗生素,一般含有16~18個(gè)氨基酸殘基,其中脯氨酸含量高達(dá)33%,精氨酸含量可達(dá)17%。apidaecins對(duì)某些革蘭陰性菌具有很強(qiáng)的活性,而對(duì)革蘭陽性菌不起作用。apidaecins對(duì)某些革蘭陰性的植物病原菌和腸桿菌科的致病菌的高殺傷力,使其在植物抗細(xì)菌病基因工程和食品工業(yè)中有著很好的應(yīng)用前景。

drosocin是來源于果蠅的一種富含脯氨酸的抗菌肽,在結(jié)構(gòu)上與apidaecins具有一定的相似性,但是在其11位的蘇氨酸羥基上連接著一個(gè)O-二糖鏈(-N-乙酰半乳糖胺-半乳糖。)

coleoptericin和hemiptericin分別來源于鞘翅目和半翅目昆蟲,一級(jí)結(jié)構(gòu)中富含甘氨酸,分子量一般較大。Oppenheim等人從人的腮腺和下頜腺分泌物中分離得到了一組富含組氨酸的抗菌肽,長度在7~38個(gè)氨基酸殘基不等,被稱為histatins。對(duì)于引起口腔感染的多種微生物具有活性。indolicidin是來源于牛中性粒細(xì)胞的多肽抗生素,因其13個(gè)氨基酸中含有5個(gè)色氨酸而得名。其C端是酰胺化的。對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都具有很強(qiáng)的殺菌活性。

含有一個(gè)二硫鍵的多肽

這是一類數(shù)量很少的抗菌肽,第1個(gè)被發(fā)現(xiàn)的這類多肽是bactenecin,來源于牛中性粒細(xì)胞。其12個(gè)氨基酸中含有4個(gè)精氨酸,在其第2位和第11位氨基酸殘基間形成二硫鍵。bactenecin對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都有活性。這類多肽中還包括一些來源于蛙類皮膚的多肽抗生素,一般在C端有一個(gè)由7個(gè)氨基酸形成的"loop"和一個(gè)長的N端"尾巴",如brevinin-1,brevinin-2。

含有兩個(gè)或兩個(gè)以上二硫鍵的多肽

這類多肽的典型代表是defensins,最初發(fā)現(xiàn)的α-defensins來源于哺乳動(dòng)物的組織中,一般含有29~34個(gè)氨基酸殘基,其中6個(gè)保守的半胱氨酸形成3個(gè)分子內(nèi)二硫鍵,此外,其第6位和第15位的精氨酸,第24位的甘氨酸也是保守的。α-defensins可形成3層的β片層結(jié)構(gòu),通過3個(gè)二硫鍵和Arg-6與Glu-24之間的鹽橋而被穩(wěn)定。目前,defensins已被合成并已商品化。defensins對(duì)多種細(xì)菌和某些真菌具有殺傷作用,并且對(duì)真核細(xì)胞有一定的毒性。defensins對(duì)革蘭陽性菌的活性比革蘭陰性菌強(qiáng)。defenssins的活性比cecropins弱,并且通常在低離子強(qiáng)度下起作用。 β-defensins比α-defensins大一些,一般含有38~42個(gè)氨基酸殘基。都含有3個(gè)二硫鍵和4~8個(gè)精氨酸。昆蟲defensins在C末端與α-defensins相似,但是只有兩個(gè)β片層結(jié)構(gòu),中間有一段α螺旋起穩(wěn)定作用,主要對(duì)革蘭陽性菌起作用,而對(duì)真菌沒有作用。 植物defensins一般有45~54個(gè)氨基酸殘基,可形成4個(gè)二硫鍵,3個(gè)β片層結(jié)構(gòu)和一個(gè)α螺旋結(jié)構(gòu)。植物defensins一般只對(duì)真菌起作用而對(duì)細(xì)菌沒有作用。不同植物defensins對(duì)真菌的抗菌譜不同。 thionins也是一類來源于植物的多肽抗生素,含有45~47個(gè)氨基酸殘基,有6個(gè)或8個(gè)半胱氨酸形成的3個(gè)或4個(gè)二硫鍵。其二級(jí)結(jié)構(gòu)可形成2個(gè)反平行的α螺旋結(jié)構(gòu)和2個(gè)反平行的β片層結(jié)構(gòu)。thionins抑制多種植物致病細(xì)菌和真菌,但是對(duì)假單胞菌屬和歐文氏菌屬的細(xì)菌不起作用。

羊毛硫抗生素

羊毛硫抗生素(1antibiotics)是指一些由細(xì)菌產(chǎn)生的,由基因編碼在核糖體中合成,經(jīng)翻譯后加工而含有一些特殊有機(jī)基團(tuán)的多肽抗生素。其中研究最廣泛的是nisin。它是來源于乳酸菌的一種抗菌肽,成熟多肽由34個(gè)氨基酸組成,含有羊毛硫氨酸、甲基羊毛硫氨酸等特殊基因。主要對(duì)革蘭陽性菌起作用,而對(duì)革蘭陰性菌不起作用,已被廣泛應(yīng)用作食品保鮮劑。nisin及其類似物在醫(yī)藥上的應(yīng)用研究也正在進(jìn)行。

目前,所有的常規(guī)抗生素都出現(xiàn)了相應(yīng)的抗藥性致病株系,致病菌的抗藥性問題已經(jīng)日益嚴(yán)重地威脅著人們的健康。尋找全新類型的抗生素是解決抗藥性問題的一條有效途徑�？咕�肽因?yàn)榭咕�活性�?抗菌譜廣,種類多,可供選擇的范圍廣,靶菌株不易產(chǎn)生抗性突變等原因,而被認(rèn)為將會(huì)在醫(yī)藥工業(yè)上有著廣闊的應(yīng)用前景。目前,已有多種多肽抗生素正在進(jìn)行臨床前的可行性研究,其中magainins已經(jīng)進(jìn)入三期臨床試驗(yàn)階段。一些多肽抗生素在醫(yī)藥研究中的進(jìn)展情況。

Company Peptide Clinical indication Stage of development

Magainin Pharmaceutical MSI-78 ImPETigo Abandoned after phaseⅢ(1997)

MSI-78 Topical treatment of diabetic foot ulcers phaseⅢ(1997)

APPlied Microbiology/Astra/Merck Nisin(lantibiotic Gastric Helicobacter infection /ulcers Early clinical trails(1997);PhaseI(1998)

Applied Microbiology/NiPPOn/Shoji Nisin variants Vancomycin-resistant enteroCOCci (parenteral) Preclinical research(1997)

Micrologix Biotech MBI-11CN+ Gram-positive infection Preclinical research(1997)

MBI-20 series(α-helical) Gram-negative infection; enhancers of conventional antibiotics Research and development(1997)

Intrabiotics IB367(β-sheet) Topical treatment of oral mucositis(muoth ulcerations) Preclinical research(1997);Phase I(1998)

Xoma Mycoprex(BPI-derived) Systemic candidiasis; enhancer of fluconazole activity Prelinical research(1997); PhaseⅡcompleted, Phase Ⅲ initated(1998)

現(xiàn)在大多數(shù)臨床試驗(yàn)是用于局部治療,這種治療應(yīng)該是安全和有效的,因?yàn)橐恍┒拘愿鼜?qiáng)的多肽和脂多肽,如短桿菌肽S,多粘菌素B已被用于制造皮膚軟膏。這些多肽也可用于那些常規(guī)抗生素和常規(guī)療法無效的地方。利用粉劑的方法治療肺部感染是一個(gè)很有前途的發(fā)展方向�？诜�藥物可能會(huì)被用于治療腸道感染,nisin正在進(jìn)行抗螺旋桿菌的臨床試驗(yàn)。至少有兩個(gè)公司正在開發(fā)非腸道給藥的治療方法。

抗菌肽基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用,主要是用于轉(zhuǎn)化農(nóng)作物培育抗病品種。由于抗菌肽對(duì)多種植物病原菌有殺菌活性,將抗茵膚基因?qū)�人植物體內(nèi)表達(dá)可望提高其抗病能力。

抗菌肽基因用于轉(zhuǎn)化農(nóng)作物培育抗病品種,如抗馬鈴薯青枯病、煙草抗青枯病及水稻抗白葉枯病等已有良好的開端。

抗菌肽對(duì)正常哺乳動(dòng)物細(xì)胞無不良影響,但對(duì)癌細(xì)胞株,部分病毒則有明顯殺傷作用。這預(yù)示抗菌肽在治療及預(yù)防癌癥和抗病毒方面具有良好的應(yīng)用前景。

由于某些多肽抗生素對(duì)一些植物致病細(xì)菌和真菌具有很強(qiáng)的抗性,一些多肽抗生素已經(jīng)被用于植物抗病基因工程。如Jaynes等將兩個(gè)cecropin的類似物基因,Shiva-I基因和SB-37基因轉(zhuǎn)入煙草,發(fā)現(xiàn)Shiva-I的轉(zhuǎn)基因煙草對(duì)青枯病具有一定的抗性,而SB-37的轉(zhuǎn)基因煙草沒有抗性。Huang等的研究表明將cecropin類多肽MB-39基因與大麥、淀粉酶信號(hào)肽基因融合后轉(zhuǎn)入煙草中,所得植株野火病的抗性增強(qiáng)。在國內(nèi),黃大年等利用cecropinB基因轉(zhuǎn)化水稻,得到了一些對(duì)水稻細(xì)條病具有不同抗性的植株。

抗菌肽動(dòng)物轉(zhuǎn)基因的研究也已經(jīng)取得了一些進(jìn)展,比如可以通過基因工程的方法來阻斷一些蟲媒疾病的傳播,Possani等的研究表明,在蚊子體內(nèi)表達(dá)Shiva-3可以抑制瘧疾的傳播,但是在蚊子的轉(zhuǎn)基因技術(shù)方面還存在著一些困難;Durasu1a等通過在長紅獵蟋的共生菌中表達(dá)CecropinA明顯減少了其體內(nèi)錐蟲的數(shù)量。Reed等將Shiva-Ia轉(zhuǎn)入小鼠中,轉(zhuǎn)基因小鼠對(duì)布魯氏桿菌的抵抗力顯著增強(qiáng),這為人工培育抗病飼養(yǎng)動(dòng)物新品種提供了新思路。此外,抗菌肽在食品防腐,鮮花保鮮和動(dòng)物飼料添加劑等方面的應(yīng)用研究也正在進(jìn)展之中。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授黃自然及其研究組從我國特有物種柞蠶蛹中經(jīng)人工誘導(dǎo)和提取的產(chǎn)物(溶菌酶)——抗菌肽,是經(jīng)過十幾年的努力取得的一項(xiàng)首創(chuàng)性科研成果�？咕�肽醫(yī)藥產(chǎn)品即以生物工程方法將抗菌肽純化為一類新型藥物。具有廣譜性殺菌作用,并能抑制乙型肝炎病毒的復(fù)制。特別是對(duì)耐藥性細(xì)菌,抗菌肽有較強(qiáng)殺滅作用,并能選擇性殺傷腫瘤細(xì)胞,是一種具有作用靶點(diǎn)及新作用機(jī)制的化合物。

南開大學(xué)、天津大學(xué)和大港油田聯(lián)手攻關(guān),成功地從蒼蠅體內(nèi)分離出抑制多種病源菌和病毒的抗菌肽。目前多種抑菌實(shí)驗(yàn)已經(jīng)完成,科研人員正在著手進(jìn)一步純化從蒼蠅幼蟲體內(nèi)提取出的抗菌肽。

中國科學(xué)院上海生化與細(xì)胞所張永蓮等人對(duì)名為Binlb的鼠源新基因的功能研究取得突破(批準(zhǔn)號(hào):39893320)。該基因只在附睪頭部上皮細(xì)胞中特異表達(dá)具有抗菌功能的多肽,生育旺期表達(dá)最高。這是目前第一個(gè)發(fā)現(xiàn)與附睪防御系統(tǒng)相關(guān)的天然抗菌肽,人體也類似,也是國際上發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)與男性生殖系統(tǒng)炎癥相關(guān)的功能基因,第一次證實(shí)附睪具有免疫系統(tǒng)。其研究成果:《大鼠生殖系統(tǒng)中的一個(gè)抗菌肽基因》,于2001年3月在《Science》上發(fā)表,是我國生命科學(xué)基礎(chǔ)研究成果第一次在《Science》上刊載。

中國水稻所黃大年教授主持的蠶抗菌肽B基因轉(zhuǎn)化水稻的研究,抗菌肽B基因轉(zhuǎn)化植株表現(xiàn)出對(duì)白葉枯病合細(xì)條病的抗性有明顯提高,為水稻白葉枯病的抗性育種提供了一條新的途徑.將該基因?qū)�入推廣品種,可以獲得農(nóng)藝性狀保持優(yōu)良.另外,轉(zhuǎn)基因第二代植株仍然表現(xiàn)對(duì)白葉枯病合細(xì)條病的抗性。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心研究員賈士榮完成了抗菌肽Cecropin B及Shiva A基因的合成,構(gòu)建了表達(dá)載體,并將這些基因成功地導(dǎo)入我國七個(gè)馬鈴薯主栽品種(品系),獲得1050個(gè)轉(zhuǎn)基因株系,經(jīng)多年多點(diǎn)抗病性鑒定,初步篩選出三個(gè)較起始品種抗病的株系。

黃亞東,鄭青,王林川,廖富蘋,黃自然等采用病毒載體PACGP67B,通過PCR點(diǎn)突變技術(shù)將柞蠶抗菌肽基因起始密碼ATG刪除以利于形成信號(hào)肽切除位點(diǎn)的編碼序列。gp67信號(hào)肽的插入能引導(dǎo)表達(dá)產(chǎn)物分泌到細(xì)胞外而便于表達(dá)產(chǎn)物的鑒定及其生物活性的測定,對(duì)柞蠶抗菌肽D基因重組桿狀病毒表達(dá)載體的構(gòu)建及其表達(dá)。

抗菌肽產(chǎn)業(yè)是一個(gè)新興的高科技生物工程和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。由于早期生物工程方法不完善,抗菌肽的提取極為昂貴,限制了在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、工業(yè)上的應(yīng)用。隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,現(xiàn)已可以使用工程細(xì)菌或酵母菌進(jìn)行抗菌肽的大量生產(chǎn),但其核心技術(shù)僅被為數(shù)不多的科學(xué)家和公司掌握。其市場應(yīng)用廣泛,在農(nóng)業(yè)上,可用于飼料添加劑,并且適合各種動(dòng)物的飼養(yǎng);醫(yī)藥上,可以作為優(yōu)秀的抗菌素替代品,也被認(rèn)為是將來能克服癌癥、艾滋病很有希望的藥物;工業(yè)上,可以作為綠色防腐劑;人類生活上,可作為保健品與抗菌物的替代品。

在2007年6月中國科技部發(fā)布的有關(guān)飼料用抗菌肽產(chǎn)業(yè)化的招標(biāo)指南中曾提到"針對(duì)飼料用抗菌肽國內(nèi)外尚未有規(guī)模化生產(chǎn)的現(xiàn)狀,建立飼料用抗菌肽分子改良、高效表達(dá)及發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù), 開發(fā)出飼料專用抗菌肽新產(chǎn)品。" 抗菌肽的應(yīng)用在獸藥和飼料添加劑領(lǐng)域,己經(jīng)取得的研究結(jié)果表明,抗菌肽完全具備替代抗生素的能力。

抗菌肽要成為藥物,目前還需要解決一些問題。首先是來源問題。由于昆蟲抗菌肽的天然資源有限,化學(xué)合成和基因工程便成為獲取抗菌肽的主要手段�；瘜W(xué)合成肽類,成本較高。而通過基因工程,在微生物中直接表達(dá)抗菌肽基因,可能造成宿主微生物自殺而不能獲得表達(dá)產(chǎn)物。以融合蛋白的形式表達(dá)抗菌肽基因,雖然可以克服這一缺點(diǎn),但仍有表達(dá)產(chǎn)物少的問題。盡管來自青蛙皮膚的抗菌肽maganin類作為基因工程藥物已進(jìn)入臨床II,III期實(shí)驗(yàn),但人們認(rèn)為,只有每克價(jià)格低于10美元,抗菌肽才可能商品化。因此,如何提高抗菌肽的生產(chǎn)效率,降低成本,是應(yīng)用抗菌肽必須解決的問題。其次,與傳統(tǒng)抗生素相比,昆蟲抗菌肽的抗菌活性還不夠理想。改造已有抗菌肽和設(shè)計(jì)新抗菌肽分子是創(chuàng)造高活力抗菌肽的有效途徑。這就需要進(jìn)一步研究抗菌肽結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系和作用機(jī)理,為抗菌肽分子的改造和設(shè)計(jì)提供足夠的理論依據(jù)