新型靶向双功能聚酰胺-胺树枝状抗菌分子的设计合成及其抗菌作用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81402975
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3506.抗感染药物药理
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The emergence and wide spread of multidrug resistant gram negative (G-) bacteria in the world has become a serious threat to human beings. Development of new antibiotic drugs, especially those that do not induce antibiotic resistance among bacteria, is a new trend for novel antibiotic agent research. Our previous results showed that low generation amino-terminated poly(amidoamine) dendrimers (PAMAM) had strong bactericidal effects against multidrug resistant G- bacteria strains, and had unique advantages of novel structures without inducing resistance. However, PAMAM exhibited cytotoxicity to eukaryotic cells at higher concentration and the cytotoxicity was positively correlated with the number of surface amino group of PAMAM. Therefore, one of the most critical issues for optimizing the antibacterial property of PAMAM is to improve the selectivity of the antibacterial effects of PAMAM and reduce the cytotoxicity of PAMAM. In this project, we plan to design and synthesis novel PAMAM dendrimers by conjugating with carboxylated LED209, which could specifically bind with QseC receptor of G- bacteria and significantly inhibit the expression of virulence genes of G- pathogens. The synthesized PAMAM dendrimers possess bifunctional properties which can target G- bacteria and inhibit bacteria virulence. This research includes synthesis of a series of PAMAM dendrimers modified with LED209 at different ratios by covalent bond, evaluation of their targeting effects, bacterial virulence, the antibacterial activity in vitro and in vivo, and exploration of the underlying antibacterial mechanisms. This project aims to clarify the design rules and parameters for targeting antimicrobial agents based on PAMAM dendrimers and reveal their antibacterial effects and mechanisms, which will provide a new train of thought and tactics for the research of novel antimicrobial agents.
多重耐药革兰氏阴性(G-)菌的不断出现和蔓延,已成为严重威胁人类健康的难题,研制不易诱导细菌耐药的新型抗菌药物是未来的研究方向。我们前期研究发现,氨基末端聚酰胺-胺树枝状分子(PAMAM)能有效杀灭多种多重耐药G-菌,且具有不易诱导耐药的突出优点。但该分子在高浓度时对真核细胞呈现一定毒性,且毒性大小与其末端氨基数目呈正比。因此如何降低PAMAM的细胞毒性,提高其对细菌作用的选择性,是将其优化为理想抗菌分子的关键问题。本课题拟采用共价偶联的设计思路,将能特异性识别G-菌群体感受器QseC的配体LED209与PAMAM末端氨基偶联,合成出细胞毒性低、细菌选择性高的抗菌新分子,使其具备靶向识别G-菌和抑制细菌毒力的双重作用;并对该分子展开细菌靶向、细菌毒力、细胞毒性、体内外抗菌活性及作用机理等方面研究,旨在阐明靶向双功能树枝状抗菌分子的设计规律、抗菌作用及机理,为新型抗感染药物的研究探索新路径。

结项摘要

背景:多重耐药革兰氏阴性菌(MDR-GNB)的不断出现和蔓延,已成为严重威胁人类健康的难题。我们前期研究发现,氨基末端聚酰胺-胺树枝状分子(PAMAM)能有效杀灭多种MDR-GNB,且具有不易诱导耐药的突出优点。但该分子在高浓度时对真核细胞呈现一定毒性,且毒性大小与其末端氨基数目呈正比。因此如何降低PAMAM的细胞毒性,提高其对细菌作用的选择性,是将其优化为理想抗菌分子的关键问题。内容:本课题采用共价偶联的设计思路,将能特异性识别GNB群体感受器QseC的配体LED209与PAMAM末端氨基偶联,合成出细胞毒性低、细菌选择性高的抗菌新分子,使其具备靶向识别GNB和抑制细菌毒力的双重作用;并对该分子展开细菌靶向、细菌毒力、细胞毒性、体内外抗菌活性及作用机理等方面的研究。结果:将间位LED209羧基衍生物与不同代数PAMAM(G2、G3和G4)末端氨基以不同比例(n=2、4、8)共价连接,成功设计合成出九种新型分子(LPDs);MTT结果发现,末端氨基修饰后PAMAM细胞毒性显著降低,修饰比例越高,毒性越低;最低抑菌浓度(MIC)结果显示,末端氨基修饰后,PAMAM对不同种属GNB的MIC值升高,修饰比例越高,MIC值升高越显著;综合筛选结果优选G3 LPD (n=2)作为后续研究对象。形态学表征显示,G3 PAMAM 和G3 LPD 在水溶液中粒径分别为20 nm和5 nm,Zeta电位分别为−3.48 ± 0.78和11.51 ± 3.19 mV,提示G3 LPD分散性和稳定性均增加。PCR结果显示,G3 LPD(n=2)可显著抑制EHEC致病基因在mRNA水平的表达,与对照组对比有统计学差异。靶向验证结果提示,与G3 PAMAM-FITC相比,G3 LPD-FITC与细菌EHEC具有更高的选择性;耐药实验显示,不容易对G3 LPD产生耐药。动物实验结果发现用G3 LPD预处理5 h 的S. typhimurium感染组小鼠,生存时间长于未处理和G3 PAMAM处理组。透射电镜显示,与对照组相比,EHEC与G3 PAMAM或 G3 LPD共孵育300 min后,EHEC细胞质浓缩,胞膜上空泡形成。结论:G3 LPD(n=2)可选择性识别GNB,通过抑制QseC受体降低细菌毒力的同时,保留相当的抗菌活性,是一个毒性小且不易诱导耐药的双功能靶向抗菌候选分子。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
1,2-二亚油酸-3-二甲基氨丙烷类阳离子脂质纳米粒的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国药科大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    胡玥;陈周;罗晓星;薛小燕
  • 通讯作者:
    薛小燕
翻转课堂教学模式在药理学教学中的实践与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛小燕;毛星刚;侯征;周颖;罗晓星
  • 通讯作者:
    罗晓星
Advances in the delivery of antisense oligonucleotides for combating bacterial infectious diseases.
用于对抗细菌传染病的反义寡核苷酸递送的进展。
  • DOI:
    10.1016/j.nano.2017.12.026
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Nanomedicine
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Xue Xiao-Yan;Mao Xing-Gang;Zhou Ying;Chen Zhou;Hu Yue;Hou Zheng;Li Ming-Kai;Meng Jing-Ru;Luo Xiao-Xing
  • 通讯作者:
    Luo Xiao-Xing
A potent and selective antimicrobial poly(amidoamine) dendrimer conjugate with LED209 targeting QseC receptor to inhibit the virulence genes of gram negative bacteria
一种有效的、选择性的抗菌聚酰胺胺树状聚合物与 LED209 结合物,靶向 QseC 受体,抑制革兰氏阴性菌的毒力基因
  • DOI:
    10.1016/j.nano.2014.09.016
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xue Xiao-Yan;Mao Xing-Gang;Li Zhi;Chen Zhou;Zhou Ying;Hou Zheng;Li Ming-Kai;Meng Jing-Ru;Luo Xiao-Xing
  • 通讯作者:
    Luo Xiao-Xing
CADY细胞穿膜肽作为siRNA递送载体的研究进展简
  • DOI:
    10.13220/j.cnki.jipr.2017.09.005
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    国际药学研究杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张郃;胡玥;陈周;侯征;李明凯;薛小燕
  • 通讯作者:
    薛小燕

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其他文献

缺氧与脑胶质细胞瘤的抗血管治疗耐药机制
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  • 发表时间:
    2018
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  • 作者:
    陈石蕊;李金城;李子超;薛小燕;章薇;毛星刚;章翔
  • 通讯作者:
    章翔
缺氧与脑胶质细胞瘤的抗血管治疗耐药机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 作者:
    陈石蕊;李金城;李子超;薛小燕;章薇;毛星刚;章翔
  • 通讯作者:
    章翔
冬青植物中两个新半萜成分抗血栓活性的分子对接研究
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    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭小华;薛小燕;程齐来
  • 通讯作者:
    程齐来
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    --
  • 发表时间:
    2015
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  • 作者:
    薛小燕;陈周;罗晓星;胡玥;周颖;侯征;李明凯;孟静茹
  • 通讯作者:
    孟静茹
翻转课堂教学模式在药理学教学中的实践与应用
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    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中华神经外科疾病研究杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    薛小燕;毛星刚;侯征;周颖;罗晓星
  • 通讯作者:
    罗晓星

其他文献

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薛小燕的其他基金

耐碳青霉烯类鲍曼不动杆菌生物被膜形成相关分子互作网络的代数拓扑学研究及治疗意义
  • 批准号:
    82273978
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    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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