AbMole抗生素篇丨Vaborbactam：环硼酸类β-内酰胺酶抑制剂在碳青霉烯耐药菌研究中的应用

碳青霉烯类抗生素曾被认为是治疗革兰氏阴性菌感染的最后一道防线。但随着携带肺炎克雷伯菌碳青霉烯酶（KPC）等丝氨酸碳青霉烯酶编码基因的菌株广泛播散，碳青霉烯耐药肠杆菌科细菌（CRE）不断出现。KPC 属于 Ambler A 类 β‑内酰胺酶，该酶可水解碳青霉烯类药物的 β‑内酰胺环，造成美罗培南（Meropenem）、亚胺培南（Imipenem）等重要抗生素丧失活性。针对该类耐药机制，新型 β‑内酰胺酶抑制剂成为抗生素研发领域的重要研究方向。Vaborbactam（RPX7009，AbMole，M28246）是一款以环硼酸为药效团的新型 β‑内酰胺酶抑制剂，对 A 类碳青霉烯酶（尤其 KPC‑2、KPC‑3）具备强效抑制作用；同时对多种 A 类超广谱 β‑内酰胺酶（ESBLs，包括 CTX‑M、SHV、TEM）以及 C 类头孢菌素酶（AmpC）也表现出较广的抑制谱。Vaborbactam（CAS No.：1360457-46-0，AbMole，M28246）通过与β-内酰胺酶活性位点的丝氨酸残基形成可逆的共价硼酸酯复合物，竞争性阻断底物进入催化口袋，从而恢复碳青霉烯抗生素的抗菌活性。

从结构特征来看，Vaborbactam（RPX7009，AbMole，M28246）的环硼酸骨架赋予其独特的酶抑制动力学特性。生化实验表明，Vaborbactam对KPC-2的抑制常数（Ki）在碳青霉烯类底物存在时显著低于以硝基头孢菌素为底物时的数值，这种底物依赖性抑制强度提示Vaborbactam与碳青霉烯抗生素的联用具有很强的协同效应。在工程化菌株研究中，当Vaborbactam以4 μg/mL的固定浓度与美罗培南（Meropenem）联用时，可将美罗培南对产KPC-2或KPC-3的K. pneumoniae菌株的最低抑菌浓度（MIC）恢复至对照株的水平，降幅达64倍以上。Vaborbactam（AbMole，M28246）对产SME、NMC-A等其他A类碳青霉烯酶的菌株同样表现出强效恢复活性，但对D类酶（OXA-48）及B类金属β-内酰胺酶（NDM、VIM、IMP）无抑制活性。Vaborbactam（CAS No.：1360457-46-0，AbMole，M28246）的渗透特性研究表明，该分子可通过K. pneumoniae外膜孔蛋白OmpK35和OmpK36进入周质空间，其中OmpK36是其主要通道。

在体外抗菌活性评价中，Vaborbactam与美罗培南（Meropenem，AbMole，M2261）的固定浓度组合（8 μg/mL Vaborbactam）对大量产KPC的分离株表现出卓越的恢复活性。研究表明，美罗培南单药对KPC产酶株的MIC50和MIC90分别为16和大于64 μg/mL，而联用Vaborbactam后，超过百分之九十的菌株MIC降至≤1 μg/mL。针对产丝氨酸碳青霉烯酶肠杆菌科菌株，美罗培南和Vaborbactam联用对产KPC的几乎所有菌株均表现出杀菌活性，仅对同时产金属β-内酰胺酶（如VIM或NDM）的菌株失效。Vaborbactam（CAS No.：1360457-46-0，AbMole，M28246）在耐药菌株中的外排泵影响研究表明，AcrAB-TolC外排系统的上调可轻微升高美罗培南-Vaborbactam的MIC，但尚未达到耐药折点。并且，Vaborbactam（AbMole，M28246）的药代动力学特征与美罗培南相似，半衰期接近，便于以固定比例组合给药，为后续动物体内研究提供了便利。

在动物感染模型中，Vaborbactam（AbMole，M28246）的体内有效性得到了充分验证。在中性粒细胞减少导致的小鼠大腿感染模型中，产KPC的K. pneumoniae、E. coli及E. cloacae菌株感染后，美罗培南单药几乎不产生细菌杀灭效果，而美罗培南（300 mg/kg）与Vaborbactam（50 mg/kg）联用每2小时给药一次、持续24小时，可产生0.82至2.89 log CFU/大腿的细菌负荷降低。在小鼠肺部感染模型中，相同剂量方案对两株KPC产酶K. pneumoniae均产生超过1.83 log CFU/肺的杀菌效果。此外，Vaborbactam（CAS No.：1360457-46-0，AbMole，M28246）还在尿路感染及腹腔感染模型中有着进一步的应用。

Vaborbactam（CAS No.：1360457-46-0，AbMole，M28246）作为新型环硼酸类β-内酰胺酶抑制剂的代表，其在碳青霉烯耐药机制研究、抗菌增效策略开发及新型抑制剂筛选中的价值已获得广泛认可。
本文所述均为科研试剂，仅供科学研究参考。

参考文献及鸣谢
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细胞实验参考
细胞系：Engineered strains of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae expressing various cloned beta-lactamase genes
方法：Broth microdilution assay was performed to determine minimum inhibitory concentrations according to CLSI guidelines. Vaborbactam was tested at a fixed concentration of 4 μg/mL or 8 μg/mL in combination with serially diluted meropenem, ceftazidime, or aztreonam. Checkerboard experiments were conducted to determine the minimum potentiation concentration.
浓度：4 mg/L or 8 mg/L fixed concentration combined with serially diluted beta-lactam antibiotics
处理时间：16-20 h for broth microdilution MIC determination
参考文献：Antimicrob Agents Chemother. 2017 Oct 24;61(11):e01443-17.
* 上述方法来自公开文献，仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同，请参考其他文献。
动物实验参考
动物模型：Neutropenic CD-1 or ICR mice, thigh infection model and lung infection model due to KPC-producing carbapenem-resistant Enterobacteriaceae
配制：Meropenem and vaborbactam were dissolved in sterile saline for intraperitoneal administration
剂量：Meropenem 300 mg/kg combined with vaborbactam 50 mg/kg (thigh model); same dosage for lung model
给药处理：Intraperitoneal injection every 2 h for 24 h, starting at 2 h postinfection. Bacterial counts in thigh or lung tissues were quantified at 26 h postinfection (2 h after the last dose).
参考文献：Antimicrob Agents Chemother. 2017 Dec 21;62(1):e01446-17.
* 上述方法来自公开文献，仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同，请参考其他文献。
* 体内实验的工作液，建议现用现配，当天使用；如在配制过程中出现沉淀、析出现象，可以通过超声和（或）加热的方式助溶。切勿一次性将产品全部溶解。