用“光”精准调控新型工程菌治疗铜绿假单胞菌感染

7月7日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所金帆团队的最新研究成果发表于《美国化学会合成生物学》，研究团队以细菌为宿主，构建得到了可持续生产并精确靶向铜绿假单胞菌药物的工程菌株C1028，实现了用近红外光远程精确调控工程菌裂解和抗菌活性。

在全球范围内，由铜绿假单胞菌引发的感染通常有着较高的死亡率。铜绿假单胞菌对很多常用的抗生素并不敏感，还会通过生成生物被膜、基因突变和水平基因转移等方法快速对新抗生素建立耐药性。

新抗生素的开发速度缓慢、抗生素的滥用和过度使用等因素均加速了现有的抗生素危机。因此，开发非抗生素类药物或疗法来替代或减少抗生素的使用，对提高铜绿假单胞菌感染治疗效果和缓解抗生素危机至关重要。

随着合成生物学技术和元件库的不断发展，基于细菌的工程菌疗法在治疗铜绿假单胞菌感染领域具有巨大的应用前景。研究者可根据实际需求自定义益生菌、病原菌等各类细菌的功能，并可利用活细菌原位生成和精确递送药物到达特定组织和部位。

在该背景下，为了提高工程菌治疗铜绿假单胞菌感染的效果和避免不良反应，金帆课题组团队设计并构建了新的靶向铜绿假单胞菌药物——嵌合绿脓杆菌素ChPy，并进一步改造近红外光响应的工程菌株（命名为C1028）来生产和递送这一药物。

黑暗环境中，工程菌株C1028可正常生长并且不断地生产ChPy蛋白；在近红外光下，C1028菌株裂解并释放ChPy蛋白以靶向清除环境中的铜绿假单胞菌。伤口感染铜绿假单胞菌的老鼠模型中，C1028菌株响应近红外光裂解，两天内清除了伤口中95%的铜绿假单胞菌，并促进小鼠伤口愈合提前至少两天。该工作为利用近红外光远程精调控细菌治疗铜绿假单胞菌感染提供了新的思路。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acssynbio.2c00655