Nature子刊：华科谭磊/杨操团队开发超声增强的广谱抗菌肽，治疗抗生素耐药菌感染

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

近几十年来，由于抗生素的过度使用，耐药病原菌的感染日益增多，这已成为一个全球性的严重问题。由于耐药性，感染往往难以治疗，持续时间长，甚至危及生命，而新型抗生素的研发成本高昂且耗时漫长。

抗菌肽（AMP）是一类具有广谱抗菌能力的阳离子肽，与传统抗生素相比，抗菌肽诱导细菌耐药性的可能性更低，具有更好的免疫调节作用和更好的降解性。然而，抗菌肽的抗菌效果通常较慢，它们容易迅速被生物降解，而且往往具有非选择性毒性以及复杂的序列。

2025 年 5 月 2 日，华中科技大学同济医学院附属协和医院谭磊副教授、杨操教授团队 在 Nature 子刊Nature Biomedical Engineering上发表了题为： A sonosensitive diphenylalanine-based broad-spectrum antimicrobial peptide 的研究论文。

该研究开发了一种基于 二苯丙氨酸（FF）的超声敏感的广谱抗菌肽，能够在超声照射下激活，产生活性氧、扰乱 细菌的电子传递链，并增强 FF 介导的膜穿透作用，从而 实现了对耐药菌的有效清除。

抗菌肽存在几个问题：1）短链抗菌肽易于合成，但通常抗菌活性较弱；高效抗菌肽往往需要长链或环肽结构，合成过程复杂且成本高昂；2）在抗菌肽中引入非氨基酸化学基团可提高其抗菌效率，但也会带来生物安全性方面的担忧；3）强效抗菌肽可能因造成膜损伤而引发溶血；4）抗菌肽在病灶部位的停留时间短，降低了治疗效率，使其持续释放依赖于药物载体。因此，有必要开发一种短链抗菌肽，以实现更出色的生物相容性和快速的抗菌能力。
在这项最新研究中，研究团队报告了一种短肽，其在超声波作用下被激活，对临床分离的耐甲氧西林细菌（具体为金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、表皮葡萄球菌、产气肠杆菌和铜绿假单胞菌）具有极高的广谱抗菌效率（>99%），仅需 15 分钟的超声波照射即可实现，且毒性极低，自身抗菌活性也很低。

研究团队设计了七种短肽（FF-X6；X6 表示六肽），这些肽包含二苯丙氨酸（FF）序列和随机的 X6 序列，并且发现 FF 赋予 X6 肽不同程度的超声响应抗菌性能和压电性能的增强。研究团队选取了来自人类宿主防御肽（LL-37）的天然肽段 FFRKSKEK（FFRK8），并且发现 FFRK8 在超声照射下具有令人满意的抗菌性能和生物相容性。超声响应肽与超声波相结合，产生了压电效应产生的活性氧、扰乱了细菌的电子传递链，并增强了 FF 介导的膜穿透作用，实现了对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的有效清除。

在一种难治性椎间盘感染的山羊模型中，FFRK8 的治疗效果超过了用于治疗严重细菌感染的强效抗生素万古霉素。

这项研究改变了抗菌肽的传统用法，并大幅提升了其抗菌能力，研究团队认为，基于 FF 的超声激活的抗菌肽可用于高效治疗深部且血管分布不良的感染，为对抗耐药性感染提供一种具有临床意义的策略。

Nature Biomedical Engineering期刊同期发布了题为：Antimicrobial peptides boosted by ultrasound 的新闻与观点文章，介绍了这项超声增强的抗菌肽研究工作。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41551-025-01377-w