近日，兽医学院国家动物疫病预防控制重点实验室、国家兽医微生物耐药性风险评估实验室、广东省兽药研制与安全评价重点实验室孙坚教授团队在中科院一区Top期刊Journal of Cleaner Production(影响因子9.7)在线发表了题为“Designing a reengineered probiotic yeast to spontaneously degrade residual antibiotics in gut during antimicrobial therapy”的研究长文。
抗生素的广泛使用甚至滥用，造成病原菌的耐药问题陷入恶性循环，这严重威胁动物源食品安全、公众健康。为抗生素残留对病原菌的选择压力，延缓细菌耐药性的发展，孙坚教授团队前期率先提出了“以子之矛攻子之盾”理念，通过使用酵母构建抗生素降解酶“生产工厂”的方式构建了基于Tex(X4)降解酶的新型残留清除平台（Sci Total Environ 影响因子9.8），并在此基础上，通过搭载铜基有机金属框架增加了其在环境中的降解效率（Chem. Eng. J.2023，影响因子15.1）。并且通过整合酵母全细胞裂解物中的生物基质以补充其降解必需的辅因子的方式大幅度讲了其使用成本并增加了稳定性（Environ.Int. 2023, 影响因子11.3）。
近期，为了更好从源头控制抗生素的污染问题，孙坚教授团队基于益生菌布拉迪酵母（Saccharomyces boulardii）开发了一种能够实现肠道抗生素原位清除的生物降解平台。不同于传统的微生物降解平台，基于布拉迪酵母的降解平台适用范围更广，生物安全性更高。团队首先通过对不同类型益生菌的抗生素敏感性以及耐药基因传播风险进行综合评估，筛选出对抗生素敏感程度低以及基因泄漏风险低的益生菌布拉迪酵母。随后，通过基因工程改造获得工程菌株EMYA-01。
研究发现，工程益生菌EMYA-01在不影响其固有益生特性（如抗氧化、抗菌、疏水性、自聚性等）的同时能稳定合成红霉素酯酶。体外功能验证表明，EMYA-01菌株具有高效的红霉素降解能力，24小时内可清除粪便混悬液中71.3±1.6%的红霉素残留物。此外，EMYA-01还可清除大环内酯类其他抗生素，如克拉霉素。体内实验数据显示，口服EMYA-01能有效清除小鼠肠道中残留的红霉素，同时不影响小鼠血浆、肝脏、肺脏、脾脏、肾脏等组织中红霉素的正常分布。进一步肠道菌群分析发现，EMYA-01可以通过消除肠道中残留的红霉素恢复抗生素引起的肠道微生物群失调，最大限度地挽救红霉素治疗时所破坏的微生物多样性。
上述工作利用功能益生菌定向清除肠道抗生素残留，能够在不影响血药浓度与药物疗效的情况下，降低服用抗生素动物粪便中的残留含量，大幅度缓解抗生素治疗过程中对肠道菌群的选择压力，减少菌群耐药性的进化传播与发生二次感染的概率，是耐药性防控与药物合理施用的新方案。
兽医学院博士毕业生贺骞与硕士研究毕业生林卓宇为共同第一作者，孙坚教授和任昊副教授为论文的共同通讯作者。相关研究获得了“国家自然科学基金”（项目编号：32102720）、“创新研究群体项目”（项目编号：32121004）、“广东省珠江人才计划本土创新科研团队项目”（项目编号：2019BT02N054）、“国家重点研发计划”（2022YFD1800400）、“广东省基础与应用基础研究重大项目”（项目编号：2020B0301030007）和“中国博士后科学基金”（项目编号：2024M751151）等项目的资助。
相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.144177
文图/兽医学院
