一种可显著增强抗生素抗菌活性并逆转多重耐药性革兰氏阴性菌的耐药表型的大分子化合物。该大分子化合物是由胍基官能团修饰的聚碳酸酯（pEt_20），具有优异的生物安全性和广谱杀菌功能(Nature Communications 2018, 9, 917)。在前期研究工作的基础上，团队进一步发现此类大分子能够在不破坏细菌细胞膜的情况下与胞内的蛋白质和核酸结合，于是提出将其与抗生素联用，以克服细菌的抗生素耐药性。研究发现pEt_20能够使得多种不同类型的抗生素（包括阿奇霉素、庆大霉素、亚胺培南、四环素、多粘菌素等）对多重耐药性革兰氏阴性菌（鲍曼不动杆菌）的最低抑菌浓度（MIC）从耐药范围降到敏感范围，表明pEt_20能够逆转细菌对多种不同类型抗生素的耐药表型。  pEt_20不仅能够提高传统针对革兰氏阴性菌的抗生素对耐药菌的抗菌活性，而且还能够极大程度地提高抗肺结核药物利福平和抗风湿类药物金诺芬这两种原本并不用于治疗革兰氏阴性菌感染的药物的抗菌功能。研究表明在与pEt_20联用后，这两种药物的MIC均降低了511倍。更为重要的是，pEt_20能够逆转鲍曼不动杆菌对利福平的耐药性，降低利福平对其耐药菌的MIC和MBC（最低杀菌浓度）分别高达2.5×105倍和4095倍。研究团队进一步利用多重耐药性鲍曼不动杆菌引起的小鼠血液感染模型证明了这种联合疗法的有效性，极大程度地提高了感染小鼠的生存率并降低了血液内的细菌浓度。而且体内实验也表明该药物组合在有效杀菌浓度的剂量下并不会产生系统毒性。此项研究为多重耐药性革兰氏阴性菌感染提供了新的治疗思路。

本成果可用于临床耐药性支原体、肺炎链球菌、嗜血流感杆菌等引起的重症肺炎，以及耐药性化脓链球菌等引起的软组织感染。本候选化合物的优势是双靶标，不仅仅抑制蛋白质合成，还抑制DNA复制过程，既提高了抗耐药菌活性，还大大减低了耐药性突变，提高临床使用寿命。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 抗生素滥用，新型抗耐药菌抗生素缺乏，预计2050年因耐药菌感染死亡的人数将超过“头号杀手”癌症（死亡人数820万）的死亡人数。大环内酯抗生素是临床上很重要的一类抗生素。阿奇霉素等在治疗支原体肺炎和上下呼吸道细菌性感染疗效显著。但临床上耐多药细菌的普遍流行使得抗生素疗效降低乃至丧失。我国部分地区重症加强治疗病房（ICU）患者多重耐药菌（MDR）的感染率已达36.12%，且因感染而死亡患者占ICU总死亡患者50%以上。2016年全球统计显示下呼吸道感染是前五大死因之一，其中主要是社区获得性肺炎。我国抗生素制剂市场中，高端高效抗生素供应严重不足，低端仿制药品过剩，自主知识产权缺乏。 本成果可用于临床耐药性支原体、肺炎链球菌、嗜血流感杆菌等引起的重症肺炎，以及耐药性化脓链球菌等引起的软组织感染。本候选化合物的优势是双靶标，不仅仅抑制蛋白质合成，还抑制DNA复制过程，既提高了抗耐药菌活性，还大大减低了耐药性突变，提高临床使用寿命。该化合物结构不同于临床上国内外使用以及临床在研的各类大环内酯结构，具有较高的结构新颖性和独特的作用机制。

发现一种已于临床应用多年专门对付幽门螺旋菌治疗胃溃疡、含有金属铋的抗菌药物 （枸橼酸铋钾Colloidal Bismuth Subcitrate CBS），能有效“驯化”抑制一些死亡率极高、具多重耐药性超级细菌的活跃性，并能延缓细菌耐药性的产生，让现有抗生素的使用周期大为延长，可对付包括会引发出血性腹泻、败血症、脑膜炎和多发性脓肿等严重感染的耐碳青酶烯类肠杆菌（CRE）和耐碳青酶烯类肺炎克雷伯杆菌（CRKP）等。 耐碳青酶烯类肠杆菌（CRE）被世界卫生组织评为当今全球最高危的三类超级细菌之一，是一类对几乎全部的抗生素都具有耐药性的超级细菌，经人对人的传染性非常高。据美国CDC的数据，受到CRE感染并发展为血液感染的病人致死率可高达50%。NDM-1（New Delhi Metallo-β-lactamase 1）是一种导致CRE超级细菌形成的重要耐药因子，携带NDM-1的超级细菌感染控制难度大，死亡率高，对公众健康造成极大的威胁，有机会引发抗生素时代的终结从而使人类进入后抗生素时代。科学家已在除南极洲外逾70个国家和地区发现携带NDM-1的致病菌。 该研究团队发现含铋化合物可成为一类对付NDM-1的强力抑制剂。团队通过对港大余雷觉云感染及传染病中心总监何栢良医生在香港采集的NDM-1耐药大肠杆菌（简称NDM-HK）的一系列研究发现，在现有的抗生素疗法中加入含铋的抗菌药，携带NDM-1的超级细菌会逐渐被“驯化”，以常用的碳青霉烯类抗生素便能将这类细菌轻易杀死。 尤为重要的是，利用这种全新的联合疗法能把现有抗生素的用量减少近九成，并在较长时间内遏止NDM-1耐药性的进一步增强，从而使现有抗生素的使用寿命得以大为延长。研究团队在小鼠感染细菌模型中，使用含CBS的联合疗法能显著延长被NDM-1细菌系统性感染小鼠的存活时间，将小鼠的最终成活率提升25个百分点以上。目前研究团队将继续优化 CBS 的应用范围, 正实验超级细菌尿道感染等动物模型，以期更广泛对抗一系列的恶菌感染。

成果简介：耐药菌感染是临床十大重大疾病，被列入国家重大新药创制计划 优先发展方向。红霉素作为临床重要的抗生素，临床安全性高，适用头孢过 敏人群，而且对于一些临床微生物有特殊的疗效（如支原体，幽门螺旋杆菌、 军团菌属等）。但红霉素的耐药性非常严重，越南(92.1%), 台湾(86%), 韩国 (80.6%),  香港(76.8%),  中国大陆(73.9%

细菌群体感应抑制剂是李红玉教授团队以嗜酸硫杆菌为研究材料，研发的一种可通过阻断细菌生物膜的形成从而显著降低细菌耐药性的群体感应抑制剂。细菌生物膜是大量细菌通过信号分子交流从而诱导特定基因表达凝聚成的具有高度抵抗力的结构性细菌群落，坚实稳定、不易破坏，抗生素等物质难以贯穿从而使得药物没有作用。该团队研发出的群体感应抑制剂是一种信号分子调节剂，在不影响细菌正常生长的前提下，可抑制细菌的交流从而阻止了细菌生物膜的形成（图 1），降低了细菌的抵抗力，从而降低其耐药性。该产品拥有国家发明专利，具有自主知识产权

多抗菌素（Polyoxins）也称多抗霉素、多氧霉素、多效霉素，是一种肽嘧啶核苷类农用抗生素，由结构相关的14个组分（polyoxin A-N）组成，具有专门作用于植物病原菌的生物学活性。在农业上使用主要分两类：一类以A、B组分为主，主要用于防治苹果斑点落叶病、轮纹病、梨黑斑病，葡萄灰霉病，草莓、黄瓜、甜瓜白粉病，霜霉病，人参黑斑病和烟草赤星病等十多种作物病害；另一类以D、E、F组分为主，主要用于水稻纹枯病防治。多抗菌素还具有促进生长作用，微量添加能促进作物生长和增强防御能力，一般平均增产10～20％。作用机理主要是选择性抑制真菌细胞壁组成成份几丁质合成，由于一般农作物和哺乳动物体内无几丁质组成部分，因此多抗菌素对人畜安全，无积累作用，无“三致作用”，安全性极高。

多抗菌素（Polyoxins）也称多抗霉素、多氧霉素、多效霉素，是一种肽嘧啶核苷类农用抗生素，由结构相关的14个组分（polyoxin A-N）组成，具有专门作用于植物病原菌的生物学活性。在农业上使用主要分两类：一类以A、B组分为主，主要用于防治苹果斑点落叶病、轮纹病、梨黑斑病，葡萄灰霉病，草莓、黄瓜、甜瓜白粉病，霜霉病，人参黑斑病和烟草赤星病等十多种作物病害；另一类以D、E、F组分为主，主要用于水稻纹枯病防治。多抗菌素还具有促进生长作用，微量添加能促进作物生长和增强防御能力，一般平均增产10～20％。作用机理主要是选择性抑制真菌细胞壁组成成份几丁质合成，由于一般农作物和哺乳动物体内无几丁质组成部分，因此多抗菌素对人畜安全，无积累作用，无“三致作用”，安全性极高。 1、多抗菌素国内外研究进展 近年来，多抗菌素以其广谱性，弥补了井冈霉素诸多不足，而生产成本与井冈霉素不相上下，具备了在广大经济作物小麦、水稻等大田作物大规模推广的条件，潜在市场达数十亿元以上，目前已成为国内杀菌除虫的一线药物之一。目前多抗菌素在国际上长期以来为日本独家生产的垄断品种，国内报道发酵法生产多抗菌素效价由原来的800μg/mL左右提高至1800μg/mL左右，这已经成为目前国内所能达到的最高效价，并且还停留在实验室水平，无法与日本抗衡。 2、本课题组技术优势 （1）团队根据菌体在迟滞期、对数生长期、稳定期和衰亡期四个阶段的生理生化特性及氧气需求量的差异等特点，采用有氧、微氧、厌氧集成发酵技术多阶段培养，实现了增加菌体生长密度和菌体活力的分阶段发酵过程模型，将多抗菌素效价在1800μg/mL的基础上提高30%，达到2300μg/mL； （2）团队针对链霉菌属菌丝体在发酵时发酵液粘度高、不易提取分离的培养特性，设计开发新型搅拌生物反应器和生产工艺，研究反应分离耦合技术在多抗菌素发酵过程的应用，并在1000L发酵罐中生产，成功实现发酵与分离同步，简化操作步骤，减少环境污染，降低生产成本40%以上； （3）目前已在国内外重要期刊公开发表论文7篇，申请国家发明专利2项，授权1项。动物专用饲料抗生素——安来霉素 安来霉素（Enramycin）又名安来霉素、恩来霉素、持久霉素，是由包括13个不同种类的17个氨基酸分子和脂肪酸分子所组成多肽类抗生素。首次由日本武田药品工业株式会社从Streptomyces fungicidicus发酵液中提取得到。1974年在日本正式注册，作为猪鸡促生长剂。进一步研究发现，恩来霉素作用机理是抑制细菌细胞壁中粘肽合成，粘肽是原核生物所特有组织，所以恩来霉素对真核细胞几乎没有作用，是一种广谱、高效、安全新型饲料添加剂。具有如下特点：①饲料中微量添加就能促进畜禽增重；②对革兰氏阳性菌具有强烈抗微生物活性；③肠道不吸收，不残留于畜禽体内；④与临床上现有抗生素或抗菌药之间不存在交叉耐药性；⑤在饲料里面可保持稳定性；⑥抑制产氨微生物，降低猪鸡肠内和血液内氨浓度，安来霉素已经成为抗菌促生长饲料添加剂的一线产品。 1、安来霉素国内外研究进展 日本武田药品工业株式会社实现了安来霉素的工业化生产，最高产量4530μg/mL，随后被美国先灵葆雅动物保健品公司收购，成为全球主要的生厂商。发酵法生产安来霉素存在的单位体积发酵液中产物效价低、发酵周期长、中间副产物多、提取分离步骤复杂等问题，严重限制了其产业化进程。 2、本课题组技术优势 （1）团队已获得一株恩霉素高产菌株Streptomyces sp.NJWGY3665，并对该菌种发酵条件的初步探索与优化，应用该菌株进行3L发酵罐试验，发酵液中恩霉素浓度达11860μg/mL； （2）在前期实验室研究基础上进行工业化发酵优化，构建多阶段发酵与高密度培养体系，与新型反应分离耦合技术集成，同时结合链霉菌图像采集与处理系统，实现安来霉素发酵过程检测与监控对发酵过程进行实时监测，中试1000L发酵罐效价可达18685 mg/L； （3）开发的安来霉素纯化工艺，可获得达到色谱纯的安来霉素A，目前国内外均没有安来霉素纯品出售，该工艺填补国内外空白，达到国际领先水平； （4）目前已在国内外重要期刊公开发表论文8篇，申请国家发明专利4项，授权2项。

该研究首次通过化学全合成以及天然产物分离获得了一类对于促进铜绿假单胞菌生长和耐药至关重要的天然产物分子 pseudopaline ，并且确定了 pseudopaline 相对和绝对立体构型。在此基础之上，雷晓光课题组初步探索了 pseudopaline 的生物活性，证明该分子是一类广谱的金属离子螯合剂， 可以促进铜绿假单胞菌对二价金属离子的转运、吸收，从而促进该细菌生长和产生耐药性。 最后，雷晓光课题组还合成了 pseudopaline- 荧光素的偶联体，证明了该偶联体可以被有效地转运进入铜绿假单胞菌，从而 验证了利用该天然产物开发新一代抗生素、例如 新型“特洛伊木马”类型的 pseudopaline- 抗生素偶联 体，帮助克服耐药机制的可行性。

团队通过斑马鱼和鱼类原代细胞对抗生素的毒性进行深入解析。低剂量的抗生素在海洋环境中无处不在，并且可能对水生生物产生负面影响。研究团队利用高效液相质谱联用技术检测了抗生素在深圳市主要流域的分布水平，并选择了环境中最常检出的头孢噻肟、恩诺沙星、四环素和磺胺间甲氧嘧啶这四种抗生素为研究对象。研究人员通过体外细胞实验证实，抗生素暴露健康的体外细胞，可能会抑制巨噬细胞的免疫功能，进而减弱机体的抵抗力。实验也佐证了抗生素滥用对机体危害以及环境浓度抗生素对水生生

针对国内外食品安全存在的现实问题，研究开发了具有高度专一性的特异性卵黄抗体系列产品，应用于家畜、水产动物重大疾病的防控（如仔猪大肠杆菌性腹泻、奶牛乳腺炎、对虾白斑综合征、鱼细菌性败血症、海参腐皮综合征等），水果保鲜剂以及口臭防治等方面。产品具有安全无残留、不产生抗药性、价廉易得等优点，是一种具有广阔应用前景的抗生素替代品。目前，全球用于促进动物生长和保健的抗生素所占市场份额为100亿美元，如果本项目产品预计取代饲用抗生素10%的国际市场，将意味着具有近10亿的市场份额。