近日，學校動物科學技術學院馬曦教授課題組在Advanced Science (IF=16.806) 發表了題為“Designing Self-Assembling Chimeric Peptide Nanoparticles with High Stability for Combating Piglet Bacterial Infections”的研究性論文。該研究通過飼用免疫調節肽的分子設計，誘導單體肽分子自組裝，顯著提升其蛋白酶穩定性，從而可以用于改善仔豬腹瀉。

在畜牧業中，飼用抗生素濫用加速了細菌耐藥性形成的進程，加劇“超級細菌”誕生的風險。為此，我國農業農村部規定，自2020年7月1日起，飼料生產企業將停止生產含有促生長類藥物飼料添加劑的商品飼料，標志著畜禽養殖端禁用抗生素的全面施行。

嵌合免疫調節肽自組裝模式及殺菌示意圖

免疫調節肽是生物體內的內源性防御分子，可直接殺滅病原體或通過觸發先天免疫系統調節提高機體免疫力。與抗生素干擾細菌代謝過程的機制不同，免疫調節肽主要通過靜電作用與菌膜結合并物理性破壞菌膜結構導致細菌死亡，因此，免疫調節肽誘導細菌產生耐藥性的幾率非常低。然而，飼用免疫調節肽經常出現蛋白酶穩定性弱的重要缺點，這主要是因為外源性免疫調節肽進入體內后，極易被消化道中存在的胃蛋白酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶裂解，導致免疫調節肽的失活。

自組裝免疫調節肽的抗菌活性、細胞毒性和穩定性

本項研究中，在天然免疫調節肽基礎上，通過對酶穩定性的位點改造和復合優化，篩選設計出以疏水區、正電荷區及聚乙二醇為核心的嵌合免疫調節肽，輔以C14烷基鏈啟動自組裝。試驗證實，該免疫調節肽在超過臨界膠束濃度后啟動自組裝，形成的抗菌粒子在有廣譜抗菌活性，同時消化酶穩定性顯著提高。設計中采用合理規避蛋白酶裂解位點和自組裝兩種策略來提高肽的蛋白酶穩定性，該免疫調節肽粒子在濃度高達8 mg/mL的蛋白酶孵育8小時后依然保留原有抗菌活性，提示其可以完全耐受生理條件性仔豬消化道內蛋白酶降解。在斷奶仔豬全身細菌感染模型中，該自助裝免疫調節肽顯著降低仔豬器官中細菌負荷，并降低IL-6，IL-1β和TNF-α的水平，高效緩解仔豬腸道等組織的損傷。抗菌機制研究發現，自組裝免疫調節肽粒子在菌膜表面聚集，破壞致病菌膜結構完整性，并干擾細菌細胞周期，最終導致致病菌內容物泄漏死亡。此外，通過連續誘導進程實驗發現，在該自組裝免疫調節肽的殺菌機制下，連續25代殺菌都沒有產生可觀測的耐藥性。以上研究結果表明，通過提高飼用免疫調節肽穩定性，在畜牧業中替代飼用抗生素具備巨大開發潛力。

自組裝免疫調節肽抑制斷奶仔豬全身感染的效果

中國農業大學為該論文的唯一完成單位，動科學院博士研究生譚鵬為論文的第一作者，馬曦教授為論文的通訊作者。該論文的發表，說明學校在飼用免疫調節肽的分子設計優化方面得到國內外學術同行的高度認可，為未來我國畜禽養殖業的“無抗養殖”提供了新的思路和材料基礎。

以上工作得到國家自然科學基金（31930106，31829004，31722054），學校“2115人才培育發展計劃”（1041-00109019）等項目的資助。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202105955