胡媛媛，姚 波

重慶科技學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院；工業(yè)發(fā)酵微生物重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（重慶科技學(xué)院），重慶 401331

近年來(lái)，由于醫(yī)藥、食品和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中抗生素的過(guò)度使用和誤用，致使細(xì)菌耐藥性和食品藥物殘留等問(wèn)題日益突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，若2014 到2050年間不采取任何措施來(lái)解決抗生素濫用和細(xì)菌耐藥性發(fā)展的趨勢(shì)，估計(jì)有3 億人會(huì)因抗藥性而過(guò)早死亡，導(dǎo)致60～100 萬(wàn)億美元的經(jīng)濟(jì)損失［1］。由于耐藥病原體的數(shù)量逐漸增多，迫切需要新的抗菌藥代替現(xiàn)有抗生素?？咕模╝ntimicrobial peptides，AMPs）作為防御微生物的有效武器，因其廣譜的抗菌活性、獨(dú)特的作用機(jī)制和罕見(jiàn)的抗生素抗性變體（antibiotic-resistant variants）特性而備受關(guān)注（見(jiàn)圖1）。AMPs 是細(xì)菌、昆蟲(chóng)、植物和脊椎動(dòng)物等幾乎所有生物體先天免疫的一部分，除了抗炎和免疫調(diào)節(jié)特性外，對(duì)細(xì)菌、真菌、寄生蟲(chóng)、原蟲(chóng)和病毒等具有廣譜抗菌活性，且對(duì)癌細(xì)胞具有細(xì)胞毒性。近些年，AMPs 在治療皮膚感染、血管生成、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、創(chuàng)面愈合、局部和全身適應(yīng)癥方面的研究取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展［2-4］。

AMPs 最先發(fā)現(xiàn)于1939 年，研究人員從芽孢桿菌（Bacillus brevis）中提取了克拉霉素（短桿菌肽Gramcidin），然后在1981 年分離出天蠶素（Cecropin）和Magainin［2］。脊椎動(dòng)物抗菌肽最早于20 世紀(jì)80 年代中期在兩棲動(dòng)物、人和家兔中發(fā)現(xiàn)，魚(yú)類AMPs 雖在同一時(shí)期被發(fā)現(xiàn)，但卻直到1996 年才首次檢測(cè)到其具有抗菌活性［5］。

AMPs 通常被認(rèn)為是先天免疫的重要組成部分，是抵御多種病原體的第一道防線。AMPs 的二級(jí)結(jié)構(gòu)是它攻擊病原菌的關(guān)鍵因素，其二級(jí)結(jié)構(gòu)可大致分為4 類，其中有α-螺旋，含2 個(gè)或多個(gè)二硫鍵的β-直鏈，存在單個(gè)二硫鍵和或肽鏈環(huán)化β-折疊，伸展的肽鏈。AMPs 都是陽(yáng)離子型或兩親性的，大多數(shù)AMPs 都能破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，使內(nèi)容物泄漏，出現(xiàn)空泡化。AMPs 通過(guò)破壞細(xì)胞膜迅速殺死入侵的病原體，使病原體很難產(chǎn)生耐藥性。AMPs 能夠與細(xì)菌DNA、RNA 結(jié)合來(lái)抑制蛋白質(zhì)合成，并導(dǎo)致細(xì)菌死亡。某些AMPs 可以通過(guò)抑制細(xì)胞的呼吸作用和與細(xì)菌的熱休克蛋白結(jié)合發(fā)揮抗菌活性［3］。

魚(yú)類經(jīng)常受到各種病原體的挑戰(zhàn)，這些病原體不僅對(duì)魚(yú)類的健康有害，且增加了它們對(duì)傳統(tǒng)抗生素產(chǎn)生耐藥性的風(fēng)險(xiǎn)。由于魚(yú)類更依賴先天免疫，所以魚(yú)類AMPs 可以作為潛在的防御武器對(duì)抗新出現(xiàn)的毀滅性感染性疾?。?］。本文對(duì)魚(yú)類AMPs 的分類、結(jié)構(gòu)特征、抗菌譜及作用機(jī)制、分子設(shè)計(jì)等研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為更好地將其用于漁業(yè)生產(chǎn)和防病治病，開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保養(yǎng)殖技術(shù)，促進(jìn)養(yǎng)殖漁業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

1 魚(yú)類AMPs 分類

AMPs 是一大類具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的生物分子，通常含有12 到50 個(gè)氨基酸殘基，由于分子中包含2個(gè)或者更多的帶正電的氨基酸殘基，如精氨酸、賴氨酸，或者在酸性環(huán)境中的組氨酸，且疏水結(jié)構(gòu)域一般超過(guò)50%，可以基于其氨基酸組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類［7］，根據(jù)已知魚(yú)類AMPs 的分類、結(jié)構(gòu)特征、表達(dá)部位等信息見(jiàn)表1，按照不同類型AMPs 抗菌譜整理成表2。

1.1 Piscidin 類

Piscidin 含18～26 個(gè)氨基酸，呈α-螺旋，具有高度保守的氨基末端，富含組氨酸和苯丙氨酸。首次于雜交條紋鱸魚(yú)［hybrid striped bass（Morone saxatilis×M.chrysops）］的肥大細(xì)胞中分離得到，Piscidin 具抗真菌、抗寄生蟲(chóng)和抗病毒活性［8-9］。此外，在同一物種中還發(fā)現(xiàn)了多種Piscidin 亞型，主要在鰓、皮膚和腸中表達(dá)，也在頭、腎和脾中表達(dá)［5，10］。

1.2 Defensin 類

Defensin 由18～45 個(gè)氨基酸組成，含6～8 個(gè)保守的半胱氨酸，對(duì)細(xì)菌、真菌和許多包膜病毒和非包膜病毒都有一定的抗菌活性，根據(jù)半胱氨酸形成二硫鍵的配對(duì)和定位不同將其分為α-，β-，θ-Defensin 3 類［11］。目前已發(fā)現(xiàn)該抗菌肽的4 個(gè)基因和5 個(gè)亞型，主要在頭、肝、眼、性腺、肌肉和皮膚等部位表達(dá)［5，12］。

圖1 抗菌肽作用機(jī)制模式圖［3］Fig.1 Action mechanism diagram of antimicrobial peptides［3］

1.3 Hepcidin 類

Hepcidin 的前肽含有85 個(gè)氨基酸殘基，由3 個(gè)部分組成：信號(hào)肽（24 個(gè)氨基酸）、前肽（40 個(gè)氨基酸）和成熟肽（21 個(gè)氨基酸），該基因有2 個(gè)內(nèi)含子和3 個(gè)外顯子［13］，主要在肝臟中表達(dá)。Hepcidin 作用廣泛，對(duì)革蘭氏陰性細(xì)菌和革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌均有活性，具有抗病毒、抗寄生蟲(chóng)、免疫調(diào)節(jié)、抑制真菌和酵母生長(zhǎng)等作用［13-14］。同時(shí)，Hepcidin 作為鐵調(diào)節(jié)激素，還控制巨噬細(xì)胞和肝細(xì)胞的鐵釋放，限制鐵釋放到血漿中的量［15］。

1.4 Cathelicidin 類

Cathelicidin 含12～80 個(gè)氨基酸不等，其中由23～37 個(gè)氨基酸組成的肽呈線性肽鏈，折疊形成兩親性的α-螺旋；12～18 個(gè)氨基酸的肽鏈形成具有二硫鍵的β-發(fā)夾結(jié)構(gòu)；39～80 個(gè)氨基酸組成的肽鏈顯示重復(fù)的脯氨酸基序，形成擴(kuò)展的多脯氨酸型結(jié)構(gòu)［16］。Cathelicidin 對(duì)細(xì)菌、原生動(dòng)物、真菌和病毒都有一定的抑制作用，在鰓、頭腎、腸道、皮膚和脾等部位表達(dá)［16-18］。

Cathelicidin 首次在脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)是從大西洋海鰻（Myxine glutinosa）的腸道中分離出了3 種有效抗菌肽（HFIAP-1，-2 和-3），然后在被細(xì)菌感染的虹鱒（Oncorhynchus mykiss）中也發(fā)現(xiàn)了Cathelicidin 的表達(dá)［18］。

1.5 Pardaxin 類

Pardaxin 含33 個(gè)氨基酸殘基，是從紅海比目魚(yú)（Pardachirus marmoratus）的毒液中分離出來(lái)的多肽神經(jīng)毒素，具有螺旋-鉸鏈-螺旋結(jié)構(gòu)?？赏ㄟ^(guò)裂解細(xì)菌壁來(lái)抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，此外，還能抑制腫瘤細(xì)胞系的增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［19-20］。

表1 已知來(lái)源于魚(yú)類的抗菌肽Tab.1 List of known antimicrobial peptides from fish

續(xù)表1

表2 抗菌肽的抗菌譜Tab.2 Antibacterial spectra of AMPs

2 影響AMPs 活性的因素

2.1 電 荷

AMPs 的陽(yáng)離子性質(zhì)使其能夠通過(guò)靜電吸引與微生物相結(jié)合，或者在吞噬細(xì)胞攝取微生物后增強(qiáng)其殺滅作用。當(dāng)AMPs 在微生物表面積累達(dá)到臨界濃度時(shí)，其疏水面在微生物細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)滲透和組裝形成離子通道或水孔，導(dǎo)致微生物低滲透裂解死亡［36］。

Lee 等［37］測(cè)試AMPs 抗菌活性的實(shí)驗(yàn)中，天蠶素樣肽C 端含有疏水性螺旋，對(duì)革蘭氏陰性菌有很高的抗菌活性。Papiliocin 對(duì)革蘭氏陰性菌的抗菌活性與天蠶素A 相似。然而，Papiliocin 在N-端螺旋中的凈電荷為+6，而天蠶素A 為+5。因此，作者推測(cè)Papiliocin 含陽(yáng)離子度更高是Papiliocin 對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的抗菌活性高于天蠶素A 的潛在原因。魏曉曉等［38］設(shè)計(jì)將牛血紅蛋白源AMPs 的第1、2 位的Val和Asp 都替換為Arg 后合成多肽，發(fā)現(xiàn)合成肽的靜電荷比原AMPs 凈電荷數(shù)多2，其抑菌活性比原AMPs 的高，對(duì)紅細(xì)胞的滲透脆性影響很小，有較高的安全性。

2.2 疏水性

適當(dāng)?shù)氖杷钥墒闺膶?duì)帶電膜和中性膜的親和力增加［39］。Chen 等［40］通過(guò)用疏水性較弱的丙氨酸取代亮氨基或用亮氨酸殘基取代丙氨酸殘基，系統(tǒng)性地降低或增加疏水性，發(fā)現(xiàn)處于疏水性臨界值時(shí)抗菌活性最強(qiáng)。在臨界值的一定范圍內(nèi)增強(qiáng)疏水性可提高抗菌能力，但超過(guò)或者低于該范圍都會(huì)使抗菌活性顯著降低。郝剛［41］在BF2-A 第10 位精氨酸上接入序列RLLR 并用亮氨酸取代第8 位上的纈氨酸，設(shè)計(jì)合成了一個(gè)新肽BF2-X。與BF2-A 相比，BF2-X 的螺旋度與正電荷增加，疏水性比例提高，C-端兩親性增強(qiáng)。在抗菌活性測(cè)試中，BF2-X 對(duì)大腸桿菌和金葡菌的抗菌活性是BF2-A 的兩倍，且殺菌比BF2-A 更為快速。

2.3 二級(jí)結(jié)構(gòu)

AMPs 具有豐富的二級(jí)結(jié)構(gòu)，包括由2～3 個(gè)二硫鍵形成穩(wěn)定的β-折疊、兩親性α-螺旋結(jié)構(gòu)、環(huán)化肽和帶有1～2 個(gè)氨基酸殘基的延伸肽鏈，通過(guò)調(diào)整肽的結(jié)構(gòu)可適當(dāng)?shù)靥岣呖咕钚裕?］（見(jiàn)圖2）。Wang 等［42］為研究AMPs polybia-MPI 結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系，設(shè)計(jì)并合成了由L-Pro 分別取代Leu7，Ala8和Asp9的三種類似物。Leu7和Asp9的L-Pro 取代物α-螺旋構(gòu)象的含量降低，Ala8 的L-Pro 取代物徹底破壞了α-螺旋構(gòu)象。L-Pro 取代物抗腫瘤活性顯著降低，表明polybia-MPI 的α-螺旋構(gòu)象對(duì)抗腫瘤活性十分重要。

圖2 抗菌肽二級(jí)結(jié)構(gòu)破壞細(xì)菌模式圖Fig.2 Schematic diagrams of disruption of secondary structure of AMPs to bacteria

2.4 二硫鍵

二硫鍵是比較穩(wěn)定的共價(jià)鍵，其形成和還原是局部的、兩態(tài)的，在結(jié)構(gòu)上有明顯變化。二硫化物是穩(wěn)定的共價(jià)中間體，其結(jié)構(gòu)可以表征和分離［43］。Bai 等［44］對(duì)防御素活性與結(jié)構(gòu)研究中發(fā)現(xiàn)，天然二硫鍵在進(jìn)化中是保守的，雖然對(duì)防御素抗菌作用影響不大，但是有助于肽結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和趨化活性。同時(shí)，在其他抗微生物肽中也有類似發(fā)現(xiàn)，如Tachyplesin 和polyphemusins 等。Lee 等［45］采用酶解和質(zhì)譜分析相結(jié)合的方法確定了Coprisin的二硫鍵對(duì)，發(fā)現(xiàn)消除Coprisin 中任何一對(duì)二硫鍵，其抗菌活性都將消失，但抗真菌活性存在。通過(guò)圓二色譜（CD）分析表明，Coprisin 的2 個(gè)二硫鍵Cys20-Cys39 和Cys24-Cys41 穩(wěn)定Coprisin 的α-螺旋區(qū)，從而影響其抗菌活性和穩(wěn)定性。

3 AMPs 分子的定向改造

3.1 擴(kuò)大抗菌譜

在擴(kuò)大AMPs 抗菌譜的研究中，構(gòu)建雜合AMPs 是目前應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)（見(jiàn)圖3）。Wang 等［46］利用基因拼接技術(shù)將Attacin 和Thanatin構(gòu)建成雜合肽Attacin-Thanatin，插入質(zhì)粒pET-32a（+）中，并在大腸桿菌Rosetta 中誘導(dǎo)表達(dá)。生物活性檢測(cè)表明，該肽能有效抑制大腸桿菌、沙門(mén)氏菌和金黃色葡萄球菌等的生長(zhǎng)，且雜合肽對(duì)測(cè)試細(xì)菌的抗菌活性略高于單一的AttacinAMPs，對(duì)豬紅細(xì)胞幾乎沒(méi)有毒性。張宏剛等［47］采用重疊延伸技術(shù)合成抗菌肽Melitti 和Mytilin-B 的功能序列，得到雜合AMPs Mel-MytB（MEM）。對(duì)其表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)定，雜合肽具有廣譜抗菌活性，對(duì)革蘭氏陰性菌和陽(yáng)性菌都有較強(qiáng)的抑菌活性，同時(shí)具有熱穩(wěn)定性和酸穩(wěn)定性的特點(diǎn)。

圖3 AMPs 雜合擴(kuò)大抗菌譜模式圖Fig.3 Schematic diagrams of broadening of antimicrobial spectra of AMPs by hybrid

AMPs 數(shù)據(jù)庫(kù)篩選與計(jì)算機(jī)分子設(shè)計(jì)為擴(kuò)大AMPs 的抗菌譜提供了新的思路。中東呼吸綜合征（MERS-CoV）在目前尚無(wú)有效的治療手段，Mustafa 等［48］通過(guò)對(duì)MERS-CoV 的刺突蛋白進(jìn)行計(jì)算機(jī)對(duì)接研究，根據(jù)特定的理化性質(zhì)從AMPs 數(shù)據(jù)庫(kù)（APD3）中檢索篩選出合適的AMPs；利用Piper 技術(shù)，通過(guò)蛋白質(zhì)-肽對(duì)接過(guò)程中形成的簇?cái)?shù)來(lái)測(cè)量肽的結(jié)合模式。從而得到可能與MERS-CoV 的刺突蛋白結(jié)合的AMPs 分子，這些AMPs 可能在發(fā)揮抑制作用方面至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)208 個(gè)聚類大小的分析，得到7 個(gè)具有良好結(jié)合分?jǐn)?shù)的假定肽。

3.2 提高穩(wěn)定性

在分離、純化等過(guò)程中，分子量小且表達(dá)產(chǎn)物穩(wěn)定性不高的AMPs 易受蛋白酶的影響而降解，多肽固有的代謝降解不穩(wěn)定性是將肽類藥物推向市場(chǎng)的一大難題［49］。殘基取代這一改造方法可顯著地提高AMPs 的穩(wěn)定性。在Adam 等［50］的研究中，EFK17 是取自LL-37 具有抑菌活性的肽段。在其蛋白酶切割位點(diǎn)用d-對(duì)映體或色氨酸取代，且在末端酰胺化和乙?；玫紼FK17 的變體。在酶反應(yīng)條件下，LL-7 及EFK17 只有不到20%的肽段未被消化，而被d-對(duì)映體取代的EFK17 同源物未顯示任何明顯的蛋白水解跡象。截?cái)嘁彩翘岣叨嚯乃夥€(wěn)定性的一種途徑。

3.3 提高抗菌活性

AMPs 的抗菌活性與其抑制或殺滅病原微生物的能力緊密相關(guān)，宋雪瑩等［51］截取Lactoferricin B AMPs 前15 個(gè)氨基酸，截取多肽與Lactoferricin B有相同的抗菌活性，經(jīng)一系列設(shè)計(jì)連接，合成牛乳鐵蛋白素-天蠶素（Lactoferricin B-Cecropin）。抑菌活性試驗(yàn)表明設(shè)計(jì)的雜合肽Lactoferricin B-Cecropin 具有更明顯的抗菌活性，且在抑菌濃度范圍內(nèi)幾乎無(wú)溶血作用。Kim 等［52］合成的雜合AMPs HP-ma 的抑菌活性是HP 和Magainin 的2-32 倍，HP-MA 對(duì)囊泡裂解比HP 和Magainin 更有效。熒光各向異性法檢測(cè)結(jié)果表明HP-MA 比Magainin 具有更大的膜裂解活性。

AMPs 在細(xì)菌感染等潛在臨床治療中仍存在許多缺點(diǎn)，將其與商業(yè)抗生素結(jié)合使用或許是有效的解決途徑之一。Arenas 等［53］采用化學(xué)合成了4 種AMPs，分別為Pin2［G］、Pin2、P18K 和FA1。4種AMPs 對(duì)單一的微生物具有很好的抑制效果，肽FA1 對(duì)銅綠假單胞菌抑菌效力最大，Pin2［G］抗金黃色葡萄球菌活性最好。為得到抗菌效果最佳的AMPs，將AMPs 與8 種商用抗生素（阿莫西林、阿奇霉素、頭孢曲松、慶大霉素、左氧氟沙星、磺胺甲惡唑、甲氧芐啶和萬(wàn)古霉素）組合。根據(jù)分級(jí)抑菌濃度指數(shù)，F(xiàn)A1 與左氧氟沙星和磺胺甲惡唑的組合具有最佳的抗菌效果；FA1 或Pin2［G］與其他抗生素的組合表明，這些組合的總抑制作用大于AMPs或抗生素單獨(dú)作用的總和。

3.4 降低毒性

在開(kāi)發(fā)AMPs 類藥物過(guò)程中，AMPs 具備天然的優(yōu)良特性，但也存在一定的缺點(diǎn)，除了抗菌活性低外，部分AMPs 對(duì)細(xì)胞還有毒性的影響。Van Dijk 等［54］研究了Cathelicidin 類AMPs 鉸鏈區(qū)的氨基酸被取代后對(duì)細(xì)胞毒性的影響，發(fā)現(xiàn)雞紅細(xì)胞在含40 μmol/L 的CATH-2 條件下有26%的細(xì)胞被裂解。在相同濃度下，甘氨酸取代脯氨酸后的肽引起的溶血減少至10%，而被亮氨酸取代的肽沒(méi)有導(dǎo)致溶血現(xiàn)象。

Nagarajan 等［55］使用最大共同子圖法（maximum common subgraph approach）設(shè)計(jì)了AMPs，通過(guò)優(yōu)化現(xiàn)有子圖形的疊加來(lái)生成新的圖形，以便在新設(shè)計(jì)中表示最多的數(shù)據(jù)庫(kù)子圖形。設(shè)計(jì)得到的最優(yōu)肽為Ω76，重復(fù)使用亞致死劑量Ω76 處理的小鼠未顯示出慢性毒性的跡象；且在小鼠中對(duì)碳青霉烯（Carbapenem）和替加環(huán)素耐藥的鮑曼不動(dòng)桿菌（tigecycline-resistant Acinetobacter baumannii）表現(xiàn)出較高效力；與亞致死粘菌素劑量同時(shí)使用的亞致死W76 劑量，無(wú)附加毒性。這些結(jié)果表明Ω76 具有潛在的補(bǔ)充或替代粘菌素的作用，特別是在腎毒性方面。

4 展 望

AMPs 是非常具有潛力的能代替抗生素的蛋白類物質(zhì)，但在作為臨床藥物的開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在許多問(wèn)題亟需解決，首先AMPs 類藥物產(chǎn)量低，生產(chǎn)成本高；其次是分子機(jī)制和作用機(jī)理尚不明確，限制了其作為藥物在臨床的安全使用；第三，兼具高抗菌活性、廣抗菌譜和低毒性等優(yōu)點(diǎn)的新型AMPs 還有待進(jìn)一步研究。未來(lái)在以下方面著力有望加速AMPs 在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。

4.1 開(kāi)發(fā)表面固定化技術(shù)

研究表明［56］，固定化抗體技術(shù)通過(guò)以一種正確的空間取向?qū)⒖贵w固定到固相表面，在完全保留抗體構(gòu)象和活性的同時(shí)最大化抗體的結(jié)合能力，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。AMPs 具有廣譜活性、快速殺菌、生物相容性好和耐藥能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具應(yīng)用前景的固定化材料。開(kāi)展AMPs 表面固定化技術(shù)研究，將其固定在生物膜表面，可以較傳統(tǒng)技術(shù)延長(zhǎng)其作用時(shí)間和維持有效的作用濃度，也有利于可聚合陽(yáng)離子（Abominable polycation）的生物相容性問(wèn)題。同時(shí)，固定化肽可以以多種方式影響細(xì)菌細(xì)胞，從基因組重編程（genome reprogramming）到細(xì)菌死亡。提高對(duì)固定化AMPs 抗菌效果及作用機(jī)制的研究，對(duì)優(yōu)化固定化AMP 具有指導(dǎo)意義，并為AMPs 抗耐藥性的發(fā)展提供新的思路。

4.2 研究AMPs 的緩控釋新劑型

緩釋制劑能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)放藥達(dá)到長(zhǎng)效作用，控釋制劑能在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)使藥物按照預(yù)定的速度釋放，血藥濃度可長(zhǎng)時(shí)間維持在有效濃度范圍之內(nèi)。目前，AMPs 類藥物存在用藥穩(wěn)定性的問(wèn)題，因而無(wú)法掌握藥物劑量的使用。將AMPs 藥物與緩控釋技術(shù)相結(jié)合，可使抗菌藥物持續(xù)釋放，以此調(diào)節(jié)宿主的免疫反應(yīng)，并大大降低手術(shù)和受傷后獲得性感染的發(fā)生率。同時(shí)，這種方法可能潛在地減少對(duì)抗生素耐藥性的發(fā)展。近年來(lái)，使用納米包封技術(shù)治療性抗感染創(chuàng)面敷料的研究體系逐漸形成，研究人員基于誘導(dǎo)AMPs 基因表達(dá)和納米纖維包封技術(shù)的研究，提高了宿主免疫反應(yīng)，可從許多方面攻擊病原體而不是像傳統(tǒng)抗生素那樣的單一，從而限制了抗性細(xì)菌的選擇。

但是迄今為止，很少有研究考察由納米材料形成的免疫調(diào)節(jié)化合物的包封性在誘導(dǎo)AMPs 生產(chǎn)中的作用。展望未來(lái)，需要多學(xué)科團(tuán)隊(duì)利用體外和體內(nèi)模型進(jìn)行臨床前研究，研究多種免疫調(diào)節(jié)劑聯(lián)合應(yīng)用于抗菌藥物生產(chǎn)，重要的是還需要進(jìn)一步的研究來(lái)優(yōu)化化合物的包封和釋放。

4.3 機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)全新的AMPs 分子

隨著計(jì)算機(jī)和大數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展，以機(jī)器學(xué)習(xí)為代表的人工智能技術(shù)在分子設(shè)計(jì)和分子改造中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并日益突出其相對(duì)于傳統(tǒng)分子設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確高效的優(yōu)勢(shì)。機(jī)器學(xué)習(xí)的核心在于系統(tǒng)計(jì)算法，用計(jì)算的方法來(lái)模擬人類的學(xué)習(xí)行為——從歷史經(jīng)驗(yàn)中獲取規(guī)律（或模型），并將其應(yīng)用到新的類似場(chǎng)景中，其優(yōu)點(diǎn)可以概括為大數(shù)據(jù)、大模型、大計(jì)算。在大數(shù)據(jù)方面，運(yùn)用基因組、宏基因組、蛋白質(zhì)組、代謝組學(xué)和抗菌譜研究數(shù)據(jù)，開(kāi)展AMPs 基因、蛋白質(zhì)分子與抗菌譜關(guān)聯(lián)分析，從海量數(shù)據(jù)中獲取候選分子關(guān)鍵信息；在大模型方面，基于細(xì)菌、病毒和腫瘤細(xì)胞生物膜的結(jié)構(gòu)特征，建立膜-AMPs，AMPs-受體蛋白互作模型，開(kāi)展分子動(dòng)力學(xué)研究；在大計(jì)算方面，可以綜合考慮多物種的AMPs、受體分子和生理環(huán)境（pH 值、滲透壓、離子強(qiáng)度等）因素，模擬在體作用機(jī)制。

可以預(yù)見(jiàn)，隨著大規(guī)模分子篩選、人工智能及合成生物學(xué)等新技術(shù)的不斷進(jìn)步，AMPs 應(yīng)用于臨床，在更大范圍和更深廣度上代替抗生素的時(shí)間不會(huì)遙遠(yuǎn)，人類也會(huì)得到更安全更環(huán)保的優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)品。