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  胞內金黃色葡萄球菌不僅能在細胞內寄生以逃避免疫清除，還能在持續高劑量抗生素作用下進入持留狀態，抵御抗生素殺傷。持留菌作為一類表型變異的細菌亞型，被視作細菌“不死之謎”，是細菌感染難以根除的關鍵原因。目前，現有清除策略與藥物多針對浮游型持留菌，對胞內持留菌的研究仍較有限。這是由于胞內復雜微環境（如細胞膜屏障、酸性環境、酶降解等）及宿主-細菌動態相互作用的多重限制，導致現有策略與藥物難以發揮作用。

  針對胞內持留菌難以清除的挑戰，北京化工大學王興/李國鋒團隊在系統綜述持留菌生態位及清除策略的基礎上（Microbiological Research. 2025, 297, 128189），依托在聚氨基酸遞送系統研發（Polym. Chem. 2018, 9, 2733；Biomacromolecules. 2021, 22, 4871；Colloid Surface B. 2021, 202, 111687；ACS Nano. 2024, 18, 8017）及胞內菌清除研究（Adv. Mater. 2022, 34, 2109789；J. Mater. Chem. B 2023, 11, 2958；Macromol. Biosci. 2023, 23, 2200311）的技術積累，先前提出了具有級聯靶向功能的聚氨基酸納米粒子 FAlsBm@Rif，通過現場遞送絲氨酸重編程細菌發酵途徑，成功逆轉金黃色葡萄球菌的持留性狀態并實現清除（ACS Nano. 2025, 19, 26075）。在此基礎，研究團隊利用具有級聯靶向功能的聚氨基酸納米遞送平臺F(AM)，探究了現場遞送抗生素對胞內持留菌的清除效果（圖1）。研究團隊系統篩選了 11 種抗生素，并將其包載于 F(AM) 中評估持留菌清除效果。結果顯示，西他沙星（Sit）與利福平（Rif）對胞內持留菌具有顯著殺滅作用，而 F(AM) 載藥平臺進一步放大了抗生素效力，通過精準遞送顯著提高局部藥物濃度，從而增強了對持留菌的清除效率。

圖1: F(AM)納米顆粒的構建及其對胞內持留性金黃色葡萄球菌的抗菌性能：（a）F(AM)納米顆粒的構建；（b）F(AM)載藥納米顆粒通過原位遞送抗生素清除胞內持留性金黃色葡萄球菌。

文章要點：

（1）不同作用機制的抗生素對金黃色葡萄球菌的評價

  研究團隊根據其先前發表在Microbiological Research (doi: 10.1016/j.micres.2025.128189) 的綜述系統總結分類了清除持留菌的策略，并討論了不同抗生素在清除持留菌中的作用和潛力，具有不同機制的藥物可能對持續性細菌產生顯著不同的影響。因此，選擇了四類具有不同作用模式的抗生素，包括：i）細胞壁合成抑制劑（例如，β-內酰胺類），ii）膜破壞劑（例如，多粘菌素類），iii）蛋白質合成抑制劑（例如，氨基糖苷類），和iv）核酸合成抑制劑（例如，氟喹諾酮類）。首先測定這些抗生素對金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度和最小殺菌濃度，以評估它們的自身抗菌活性。

（2）浮游持留菌的構建與抗生素篩選

  研究團隊首先建立了以萬古霉素誘導形成的持留菌模型。結果顯示，該模型呈現出持留菌典型的雙相殺傷曲線，并在復蘇前后保持一致的最小抑菌濃度，驗證了持留菌的成功構建。在隨后的抗生素篩選實驗中，研究團隊系統評估了11種機制各異的抗生素對浮游持留菌的清除效果，結果表明Sit、Rif和多粘菌素B（PMB）對浮游型持留菌的清除效果最佳（圖2）。

圖2: 浮游型持留菌的構建驗證以及抗生素篩選評價

（3）胞內持留菌的構建與抗生素篩選

  在浮游型持留菌的基礎上，研究團隊進一步構建了胞內持留菌模型，同樣展示出雙相殺傷曲線。研究團隊系統評估了11種抗生素對胞內持留菌的清除效果。結果顯示， Sit、Rif 和 PMB 展現出最優的抗持留菌能力，成為靶向浮游及胞內持留菌的最具潛力候選藥物（圖3）。

圖3: 胞內持留菌的構建驗證以及抗生素篩選評價

（4）F(AM)對持留菌的特異性靶向

  F(AM) 通過 PET-RAFT 聚合合成，表面引入氨基丙氨酸和甘露糖基團，以實現對細菌和宿主細胞的級聯靶向。研究結果顯示，F(AM) NPs對敏感菌和浮游型持留菌均表現出較強的靶向性，其與兩者的共定位皮爾森系數（PCC） 值分別為 0.92 和 0.86，差異無統計學意義。同時，F(AM) NPs 可通過甘露糖受體介導的途徑快速進入宿主細胞，并對胞內敏感菌和胞內持留菌保持有效靶向作用，共定位 PCC 值分別約為 0.76 和 0.73。結果表明，細菌的持留狀態對 F(AM) 的靶向能力影響不大（圖4）。

圖4: F(AM)載藥微球的構建表征以及特異性靶向激光共聚焦圖像

（5）納米載藥粒子的制備與持留菌清除效果評估

  研究團隊將 Sit、Rif 和 PMB 分別負載于 F(AM) 納米平臺，制備 Sit@F(AM)、Rif@F(AM) 和 PMB@F(AM) 納米顆粒。所得納米粒子在 pH 7.4 及pH 5.5下均保持結構穩定與緩釋行為（圖4）。在浮游型持留菌中，Rif@F(AM) 與 Sit@F(AM) 的殺滅率分別達 99.4% 和 99.96%，均優于游離藥物；PMB@F(AM) 亦略有提升。在胞內持留菌清除評價中，Rif@F(AM) 與 Sit@F(AM) 的殺菌率仍保持在92%和96%，顯著優于游離藥物，而 PMB@F(AM) 未顯優勢（圖5）。綜上，Sit@F(AM) 與 Rif@F(AM) 在兩種模型中均展現出卓越的持留菌清除能力，驗證了 F(AM) 作為精準抗菌納米平臺的應用潛力。

圖5: F(AM) NPs對浮游以及胞內持留菌的抗菌評價

（6）Sit@F(AM)清除體內持留菌的抗菌評價

  Sit@F(AM) 在清除體內持留菌方面展現出顯著優勢。相比于游離 Sit 組中仍殘留大量細胞外細菌（約103 CFU），Sit@F(AM) 處理組的細菌負荷顯著降低，幾乎檢測不到細胞外細菌。同時，Sit@F(AM) 組中未檢測到任何細胞內持留菌，而游離 Sit 處理的小鼠細胞內細菌負荷仍高達約103 CFU（圖6）。

圖6: Sit@F(AM)體內清除持留菌

（7）F(AM)增強抗生素清除持留菌活性的機制

  與游離Rif相比，Rif@F(AM)在浮游持留菌中胞內持留菌中展現出更高的局部富集能力，進一步驗證其靶向遞送優勢。另外，在酸性和氧化應激等感染相關微環境下，Rif和PMB的抗菌活性受損，而包載于F(AM)后能有效緩解這一影響。相比之下，Sit 及其納米制劑未受明顯影響，顯示出良好的穩定性。同樣的用CCCP抑制質子動力后發現，PMB受其影響較大，但是Sit和Rif不受影響，F(AM)還可以緩解這一影響（圖7）。

圖7: F(AM)納米顆粒介導持留菌清除的機制

  綜上所述，本研究構建了一種具備雙重靶向能力的F(AM)現場遞送平臺，能夠同時靶向宿主細胞及其胞內持留菌，高效穿越細胞屏障，并實現抗生素在細菌生態位的現場釋放。該平臺在體內外模型中均表現出顯著優于游離抗生素的持留菌清除效果。該策略不僅提供了一種強有力的手段以根除胞內持留菌感染，也為優化細胞內抗生素療法提供了新的機制視角與思路。

  相關研究成果近期以“Eradication of Intracellular Staphylococcus aureus Persisters via On-Site Antibiotic Delivery by Poly(amino acid) Nanoparticles”為標題發表在學術期刊ACS Applied Materials & Interfaces上。本論文第一作者為北京化工大學生命科學與技術學院的尹子博，李國鋒副教授和王興教授為論文的共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、中央高�；究蒲袠I務費和北京大學第三醫院創新與成果轉化項目的資助與支持。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.5c11777