A. ファージディスプレイ技術。B. ペプチドの化学構造。C. 標的ペプチドの特異的相互作用。D. 生体内抗菌活性。提供者: 中国農業大学動物科学技術学院動物栄養・給餌国家重点研究室、Xi Ma
抗生物質は、微生物感染症と戦う効果的な手段として、臨床治療や動物生産で広く使用されています。抗生物質の潜在的な代替品としての抗菌ペプチドは、有望な用途を示しています。しかし、抗菌ペプチドの多くは抗菌スペクトルが広いため、宿主の腸内細菌叢のバランスを崩す傾向があります。さらに、局所感染症の治療に広域スペクトルの薬剤を全身的に使用すると毒性が生じる可能性があり、これを見逃してはなりません。
ファージディスプレイ技術は、外因性タンパク質または低分子ポリペプチドをコードする DNA 断片と表面タンパク質をコードするファージ遺伝子を融合し、融合タンパク質によってファージの表面に存在するようにする技術です。外因性タンパク質と低分子ポリペプチドは標的分子を特異的に認識して結合します。そのため、この技術は標的薬物のスクリーニング、ワクチンやモノクローナル抗体の調製、腫瘍の監視と診断に広く使用されています。
新しい研究では、研究者らは、S. aureus 6538を標的細菌として、ファージディスプレイ技術を使用してランダムペプチドライブラリから9つのヘプタペプチド配列をスクリーニングした。 出版された mLife誌に掲載。
最も親和性の高いヘプタペプチド配列（SYWVRAS）が標的ドメインとして選択された。研究者らは、ヘプタペプチド配列を疎水性アミノ酸が豊富なテンポリン‐SHfにGGGをリンカーとして結合した後、C末端にいくつかのカチオン性アミノ酸（RまたはK）を追加することで、その抗菌活性をさらに向上させた。テンポリン‐SHfと比較して、設計されたペプチドはS.aureusに対してより高い特異的抗菌活性を示した。これは、スクリーニングされたヘプタペプチド配列がテンプレートペプチドとの連結後に特異的抗菌活性を効果的に向上させることを示唆している。
SFK2処理による膜の完全性への影響をさらに検証するため、S. aureus 6538を最終濃度8μMのSFK2で培養し、レーザー走査共焦点顕微鏡で蛍光分布を観察した。8μMのSFK2で誘導されたS. aureus ATCC 6538の緑色蛍光（SYTO9）と赤色蛍光（PI）は重なり合っており、細胞膜の深刻な破壊を示しており、 細胞死。
次に、SFK2の標的能力を調べるために、S. aureus ATCC 6538とE. coli ATCC 25922を1:1で混合し、8μMのSFK2で処理した後、SYTO9とPI蛍光色素を添加してレーザー走査共焦点顕微鏡で観察した。 緑色蛍光 S. aureus ATCC 6538 の赤蛍光と緑蛍光は SFK2 の濃度 8 μM で重なり合うように誘導されましたが、E. coli ATCC 25922 は赤蛍光を発さずに緑蛍光のみを発しており、膜の完全性が損なわれていないことを示しています。
S. aureus、P. aeruginosa、E. coli を異なる濃度の SFK2 で培養し、フローサイトメトリーを使用して膜の完全性を定量化しました。8、4、2 μM の SFK2 は、それぞれ S. aureus の死亡率を 92.78%、70.08%、28.38% 増加させました。しかし、P. aeruginosa と E. coli は、最終濃度 8 μM の SFK2 でも 90% 以上の生存率を維持し、対照との差は無視できるものでした。
この仮説をさらに検証するために、 走査型電子顕微鏡 （SEM）と 透過電子顕微鏡法 (TEM)を使用して、SFK2で処理したS. aureusの形態変化を観察しました。SEMでは、未処理のS. aureusの表面は無傷で滑らかな丸みを帯びていました。S. aureusは、2μM SFK2で2時間処理した後破裂し、内容物が細胞外に流出しました。TEMでは、対照群のS. aureusの細胞膜構造は完全で、細胞質は緻密でした。2μM SFK2で2時間処理した後、S. aureusの細胞膜は破裂し、細胞内容物が排出されました。
研究者らは、腹腔内および尾静脈注射による全身感染のマウスモデルを構築し、評価しました。両方の投与方法で臓器内のコロニー数が大幅に減少し、肝細胞破裂や炎症細胞浸潤などの症状が生理食塩水対照群と比較して大幅に減少しました。子豚は解剖学的、生理学的、栄養代謝の点で人間に似ているため、研究チームは子豚をモデルとして使用して SFK2 の生体内効果をさらに検証しました。その結果、SFK2 は黄色ブドウ球菌感染症の治療用子豚モデルで生体内活性を維持していることがわかりました。
これらの結果は、ファージディスプレイ技術を使用してスクリーニングされたヘプタペプチド配列が、S. aureusに対するペプチドの特異的標的化能力を効果的に改善できることを示しており、その後の狭域スペクトル抗菌薬の開発の参考となる。
詳しくは：
Tao Wang et al、ファージディスプレイされたヘプタペプチド配列結合により、抗菌ペプチドの黄色ブドウ球菌に対する特異的標的化能力が大幅に向上、mLife (2024)。 DOI: 10.1002/mlf2.12123
清華大学出版局提供
引用: ファージディスプレイ技術は、抗菌ペプチドのS. aureusに対する特異的標的能力を効果的に改善します（2024年7月9日）2024年7月9日にhttps://phys.org/news/2024-07-phage-display-technology-effectively-specific.htmlから取得
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2024-07-09 08:07:33