作为生产和使用抗生素的大国,我国每年一半以上的抗生素被用于畜牧业,由此引发的耐药性威胁也越发明显。因此,畜牧业减用乃至停用饲用抗生素成为大势所趋,而寻找抗生素的理想替代品也被提上了日程。
2016年以来,来自中国农业科学院饲料研究所的抗菌肽及抗生素替代品创新团队,以其研发的系列新型抗菌肽成果,吸引了世界的目光。这些发现将加速抗生素减停的进程。
作为抗菌肽及抗生素替代品创新团队的首席专家,中国农科院饲料研究所研究员王建华长期专注于这一问题。他介绍,目前国际上正处于研究中的新兴抗生素替代品包括抗菌肽、益生菌、寡糖等,这些物质均可不同程度调节动物肠道菌群,增强机体免疫力,从而杀灭病原菌,起到预防作用。然而,这些研究多处于起步阶段,与抗生素相比,普遍存在抗菌效果不稳定、见效慢、制备技术不成熟等缺点。
2005年,国外科学家从生长于北欧松林的假黑盘菌中首次分离出了一种抗菌肽——菌丝霉素,其对革兰氏阳性菌(如葡萄球菌、猪链球菌、肺炎链球菌等)具有较强防御作用,同时性质温和,副作用较小。这一发现开启了抗菌肽动物应用的新探索。
他们研究发现,菌丝霉素的衍生物NZ2114是更为优良的衍生肽,其对金黄色葡萄球菌的抗菌活性比母体肽提高30倍以上。在此基础上,王建华团队利用基因技术对NZ2114进一步改造,得到突变体MP1102。
实验证明,MP1102对抗甲氧西林耐药型金黄色葡萄球菌的抗菌活性是NZ2114的15倍。研究发现,它对畜牧业常见病菌产气荚膜梭菌亦有抗菌活性,甚至和杆菌肽锌、金霉素等传统抗生素相比,其对产气荚膜梭菌的抗菌活性都更为优异。
此后,研究团队进一步突破研发出抗菌肽MP1106,使其抗金黄色葡萄球菌的活性比母体肽提高近40倍,还设计出靶向抗菌肽,在杀灭病菌的同时保护其他益生菌。由此,王建华团队所研发的系列成果大幅提升了这一类型抗菌肽的杀菌效能,并在某些病菌面前展现了优于抗生素的比较优势。
针对当前抗菌肽提纯难、制备水平低的现实问题,王建华团队相继建立菌丝霉素、NZ2114、MP1102、MP1106的高效生产体系,实现该系列产品的高效分泌表达,产量分别为748mg/L、2390mg/L、695mg/L和2134mg/L,为同类型抗菌肽表达产量的国际最高值。
由此,该团队的工作引起了国际同行的高度关注,中国人在抗菌肽领域的研究走在了世界前列。
“但是也要看到,抗生素减量和减品种依靠单一技术无法解决,仍是需要系统性解决的问题。”王建华说。
正如抗菌肽领域奠基人之一、美国乔治城大学教授米歇尔·札斯洛夫在2016年出版的专著中所评价的,王建华团队研发的真菌防御素与其他两种抗菌肽极有可能成为抗菌肽成功进入临床治疗领域的三名“第一届毕业生”。
《光明日报》2017.1.4文/杨舒