《PNAS》杀死细菌的奇迹:科学家开发聚合物，击败耐抗生素的超级细菌

Quentin Michaudel博士和他的研究小组创造了一种新的聚合物家族，能够杀死细菌而不产生抗生素耐药性——这是对抗大肠杆菌和MRSA等超级细菌的重要一步。

耐抗生素细菌已成为对公众健康迅速增长的威胁。根据美国疾病控制与预防中心(U.S. Centers for Disease Control and Prevention)的数据，每年有超过280万例感染病例。如果没有新的抗生素，即使是常见的伤害和感染也有可能变成致命的。

科学家们现在离消除这种威胁又近了一步，这要归功于德克萨斯A&M大学领导的一项合作，该合作开发了一种新的聚合物家族，能够通过破坏这些微生物的膜来杀死细菌，而不会引起抗生素耐药性。

“我们合成的新聚合物可以通过提供抗菌分子，通过一种细菌似乎不会产生耐药性的机制来帮助对抗抗生素耐药性，”化学系助理教授、该研究的首席研究员Quentin Michaudel博士说，该研究于2023年12月11日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

研究有机化学和聚合物科学的Michaudel实验室通过精心设计一个带正电的分子来合成这种新的聚合物，这种分子可以被多次缝合，形成一个由相同的重复带电基序组成的大分子，使用一种精心选择的催化剂AquaMet。根据Michaudel的说法，这种催化剂被证明是关键，因为它必须能承受高浓度的电荷，而且还能溶于水——他认为这种特性在这类过程中并不常见。

在取得成功后，Michaudel实验室与马萨诸塞大学阿默斯特分校的Jessica Schiffman博士的团队合作，将其聚合物用于对抗两种主要的抗生素耐药细菌——大肠杆菌和金黄色葡萄球菌(MRSA)。在等待结果的同时，研究人员还测试了他们的聚合物对人体红细胞的毒性。

“抗菌聚合物的一个共同问题是，当靶向细胞膜时，细菌和人类细胞之间缺乏选择性，”Michaudel解释说。“关键是要在有效抑制细菌生长和不加选择地杀死几种细胞之间取得适当的平衡。”

Michaudel认为，科学创新的多学科性质，以及德克萨斯农工大学校园和全国各地敬业的研究人员的慷慨解囊，是他的团队成功确定分子组装完美催化剂的因素。

Michaudel说:“这个项目已经酝酿了好几年，如果没有几个小组的帮助，除了我们麻省大学的合作者，这个项目是不可能完成的。例如，我们必须将一些样品运送到弗吉尼亚大学的莱特里实验室，以确定我们的聚合物的长度，这需要使用国内很少有实验室拥有的仪器。我们也非常感谢德州农工大学的(生物化学博士候选人)Nathan Williams和Jean-Philippe Pellois博士，他们为我们对红细胞毒性的评估提供了专业知识。”

Michaudel说，在进行体内试验之前，研究小组现在将重点放在提高聚合物对抗细菌的活性上——具体来说，是提高它们对细菌细胞和人类细胞的选择性。

他说:“我们正怀着这个激动人心的目标，合成各种类似物。”

参考文献:“Ring-opening metathesis polymerization of N-methylpyridinium-fused norbornenes to access antibacterial main-chain cationic polymers” by Sarah N. Hancock, Nattawut Yuntawattana, Emily Diep, Arunava Maity, An Tran, Jessica D. Schiffman and Quentin Michaudel, 11 December 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.