近日，獸醫(yī)學(xué)院動物疫病預(yù)防控制全國重點實驗室、國家獸醫(yī)微生物耐藥性風(fēng)險評估實驗室、廣東省獸藥研制與安全評價重點實驗室孫堅教授團(tuán)隊在中科院一區(qū)Top期刊Journal of Cleaner Production (影響因子9.7)在線發(fā)表了題為“Designing a reengineered probiotic yeast to spontaneously degrade residual antibiotics in gut during antimicrobial therapy”的研究長文。

　　抗生素的大量使用引起的藥物殘留是細(xì)菌耐藥性進(jìn)化的重要推手，已經(jīng)嚴(yán)重威脅動物源性食品安全與公共衛(wèi)生安全。為降低抗生素殘留對病原菌造成的選擇壓力，延緩細(xì)菌耐藥性的發(fā)展，孫堅教授團(tuán)隊前期提出了“以子之矛攻子之盾”理念，通過酵母平臺異源表達(dá)細(xì)菌四環(huán)素降解酶Tet(X4)的“生物工廠”，生產(chǎn)降解四環(huán)素殘留的功能酶以實現(xiàn)環(huán)境改良（Sci Total Environ 2022, 影響因子9.8）。

　　在此基礎(chǔ)上，利用Tet(X4)黃素單加氧酶的特性，通過搭載銅基類芬頓催化物的方式增強(qiáng)了Tet(X4)在環(huán)境原位中的降解效率（Chem. Eng. J. 2023 影響因子: 15.1）。進(jìn)一步通過利用酵母全細(xì)胞裂解物中的生物基質(zhì)，為Tet(X4)原位抗生素降解中提供必需的輔因子與結(jié)構(gòu)保護(hù)，大幅度降低其使用成本并增加了穩(wěn)定性（Environ. Int. 2023,影響因子: 11.3）。近期，為了更好地從源頭控制抗生素的污染問題，孫堅教授團(tuán)隊基于益生菌布拉迪酵母（Saccharomyces boulardii）開發(fā)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)腸道抗生素原位清除的生物降解平臺。研究首先通過對不同類型益生菌的抗生素敏感性以及耐藥基因傳播風(fēng)險進(jìn)行綜合評估，篩選出穩(wěn)定性最好、風(fēng)險最小的益生菌布拉迪酵母作為底盤生物。隨后，通過基因工程改造獲得工程酵母菌株EMYA-01。

　　研究發(fā)現(xiàn)，工程益生菌EMYA-01在不影響其固有益生特性的同時穩(wěn)定表達(dá)酯酶EreA，快速對紅霉素等大環(huán)內(nèi)酯類抗生素進(jìn)行降解。實驗數(shù)據(jù)顯示，EMYA-01能夠在24小時內(nèi)清除糞便混懸液中71.3±1.6%的紅霉素殘留。體內(nèi)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)一步表明，口服EMYA-01能有效清除小鼠腸道中殘留的紅霉素，但是不影響小鼠血漿、肝臟、肺臟、脾臟、腎臟等組織中紅霉素的藥物濃度。進(jìn)一步腸道菌群分析發(fā)現(xiàn)，EMYA-01可以通過消除腸道中殘留的紅霉素，最大限度地挽救紅霉素治療時所破壞的微生物多樣性。

　上述工作利用功能益生菌定向清除動物腸道抗生素殘留，能夠在不影響血藥濃度與藥物療效的情況下，降低服用抗生素動物糞便中的藥物殘留，大幅度緩解抗生素治療過程中對動物腸道菌群的選擇壓力，減少細(xì)菌耐藥性的進(jìn)化傳播，避免動物因使用抗生素而導(dǎo)致“二重感染”的出現(xiàn)，是耐藥性防控與藥物合理施用的新方案。

　　獸醫(yī)學(xué)院博士畢業(yè)生賀騫與碩士研究畢業(yè)生林卓宇為共同第一作者，孫堅教授和任昊副教授為論文的共同通訊作者。相關(guān)研究獲得了“國家自然科學(xué)基金”（項目編號：32102720）、“創(chuàng)新研究群體項目”（項目編號：32121004）、“廣東省珠江人才計劃本土創(chuàng)新科研團(tuán)隊項目”（項目編號：2019BT02N054）、“國家重點研發(fā)計劃”（2022YFD1800400）、“廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項目”（項目編號：2020B0301030007）和“中國博士后科學(xué)基金”（項目編號：2024M751151）等項目的資助。 

相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.144177

文圖/獸醫(yī)學(xué)院