JEV | 西北农林科技大学沈锡辉教授团队：益生菌源高产囊泡作为精

铜绿假单胞菌是多重耐药ESKAPE病原体之一，传统抗生素疗法虽然仍是对抗细菌感染的有效策略，但大量使用抗生素可能带来潜在的毒性风险，并进一步加剧细菌耐药性。而铜绿假单胞菌生物膜的形成可显著增强细菌对抗生素的耐药性，严重影响了疾病的治疗效果。此外，研制疫苗是预防和治疗铜绿假单胞菌感染的重要手段，半个多世纪以来，尽管进行了广泛的努力，至今尚无有效疫苗获批上市。因此，创造安全、高效的抗菌治疗方法，减少抗生素的使用，并通过免疫预防措施达到根除铜绿假单胞菌的感染是极其迫切的。

细菌外膜囊泡（Outer membrane vesicles，OMVs）作为一种天然纳米系统，不仅可提高抗生素在生物膜中的穿透性，还可保护装载的货物在体内长距离运输。此外，OMVs在疫苗或免疫佐剂的开发中显示出潜在的应用价值。但细菌在生长过程中仅分泌少量OMVs，无法满足规模化应用。

近日，西北农林科技大学生命科学学院沈锡辉教授团队在J Extracell Vesicles杂志上发表题为“High-Yield Outer Membrane Vesicles Derived from Probiotics as a Nanoplatform for Precise Treatment and Prophylaxis of Pseudomonas aeruginosa Infection”的论文。该研究基于益生型大肠杆菌（EcN）并结合OMVs的形成机制，构建了高产OMVs突变株，然后基于高效分泌外源蛋白的高产OMVs，探索了其通过药物负载杀菌及携带外源抗原免疫治疗在铜绿假单胞菌防治中的潜力。

 研究团队根据OMVs的形成机制，构建了Tol-Pal系统外膜结构稳定相关基因tolR和tolA、外膜磷脂积累相关基因mlaE、外膜与肽聚糖层Lpp-PG共价交联相关基因nlpI的高产OMVs的不同基因缺失组合突变株。通过SDS-PAGE定量分析，结合电镜和纳米激光粒度仪检测，成功开发了基于益生菌大肠杆菌EcN的高产OMVs突变株。特别是EcNΔtolRΔmlaE突变株，其OMVs产量达到野生型的180.8倍，是目前报道的最高产量。这一突破从基因工程角度有效解决了OMVs在临床转化中面临低产量的问题，从而为纳米药物递送和免疫治疗提供了充足的平台。此外，EcNΔtolAΔnlpI突变株不仅产量高，还能显著提高外源蛋白的分泌效率，为OMVs在生物医学领域的应用拓展了新的维度。

基于这一平台，研究者进一步开发了共递送糖苷水解酶PslG和妥布霉素（TOB）的纳米抗生素TOB-PslG-mOMVs，以及FI-mOMVs纳米疫苗。研究表明，工程TOB-PslG-mOMVs在体内外均可显著降低PAO1浮游菌和生物膜菌的存活率，揭示了TOB-PslG-mOMVs可通过破坏生物膜、提高抗生素渗透性、增强生物膜菌的抗生素敏感性发挥协同抗菌作用。此外，工程FI-mOMVs可显著增强PMs的免疫功能、促进BMDCs的成熟，并显著诱导体液免疫和细胞免疫，可提供良好的免疫保护率。这些结果表明，该新型OMVs平台具有优异的生物相容性、稳定性和生物医学应用潜力，为精准治疗和预防铜绿假单胞菌感染提供了新的策略。

参考文献：

High-Yield Outer Membrane Vesicles Derived from Probiotics as a Nanoplatform for Precise Treatment and Prophylaxis of Pseudomonas aeruginosa Infection, J Extracell Vesicles. 2025 Dec;14(12):e70194. doi: 10.1002/jev2.70194.