科学家设计一种无需抗生素就能治疗炭疽病的酶

炭疽杆菌是一种革兰氏阳性的杆状细菌，通过接触其孢子，无论是通过摄入、吸入或皮肤割伤，都可能导致炭疽感染。炭疽感染可导致呼吸困难、皮肤溃烂，甚至导致死亡。尽管存在针对炭疽病的抗生素，但随着时间的推移，对这些药物的抗性可能会发生。

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这种粘有抗体碎片的工程酶可以分解炭疽杆菌的胶囊，使免疫系统能够进行反击。资料来源：ACS感染性疾病，DOI: 10.1021/acsinfecdis.2c00227

炭疽杆菌的一种类型称为艾姆斯菌株，特别具有毒性，因为这种细菌可以将自己包裹在聚D-谷氨酸的保护性胶囊中。这就像一件隐身衣，帮助细菌躲避人类免疫系统。一种叫做CapD的炭疽杆菌酶将胶囊材料固定在细菌上。然而，以前的研究报告称，这种酶可以被设计成能够降解这种胶囊，而使细菌容易受到免疫系统的影响。

研究还表明，为小鼠提供工程化的CapD可以帮助治疗阿姆斯菌株炭疽感染，而无需使用抗生素。此外，Patricia Legler及其同事已经证明，在这个版本的CapD中加入聚乙二醇（PEG）可以帮助该酶持续更长时间，增加小鼠的存活率。在这项新研究中，研究小组希望进一步优化治疗。

为了改善重新设计的酶在体内的寿命并提供更大的冲击力，科学家们添加了PEG，并将CapD蛋白与小鼠抗体的一部分相融合。这导致两个CapD酶结合在一起，这将在本质上使其胶囊结合能力翻倍。研究小组创造了几个版本的酶，并对它们进行了多轮优化，删除和插入了不同的片段，直到他们获得了一个既能保持其三维形状又能在一系列pH值中发挥预期作用的序列。

当在小鼠模型中测试时，这种构建体比没有融合抗体的先前版本持续时间更长，尽管它的活性降低了。科学家们说，需要进行更多的研究以产生理想的构建体，但这些结果是朝着更好地治疗耐抗生素的炭疽菌菌株迈出的重要一步。