重組內溶素被視為解決抗生素耐藥危機的前景之一，因為它們可以隨著時間而不損失靈敏性的情況下溶解細菌細胞。然而，與器官靶向和生物利用度相關的挑戰限制了其治療應用。為解決這些限制，德國羅斯托克大學醫學院的研究人員利用合成的 mRNA 在人體細胞中生產 Cpl-1 內溶素。他們的研究發表於《 Molecular Therapy: Nucleic Acids》期刊上，該編碼蛋白對於肺炎鏈球菌具有活性，且其分泌變體能避免 N-linked glycosylation，對於九種臨床相關的肺炎鏈球菌株都具有活性。這項研究被認為是內溶素治療中首次採用 mRNA 技術的療法，其具有潛力用於對抗許多其他細菌病原體。
 

利用 HiScribe T7 mRNA Kit (New England Biolabs) 與 TriLink CleanCap^® Reagent AG，從序列優化的 DNA 模板中合成 Cpl-1 mRNA。為了提高穩定性，作者將其尿嘧啶 (uridines) 替換為 N1-methylpseudouridines。使用不同量的 Cpl-1 mRNA 轉染HEK293T、A549 和  HepG2 細胞，並以 CleanCap^® EGFP mRNA 做為陽性對照。在轉染後24小時，通過 Western blot 分析觀察到與 Cpl-1 對應的蛋白條帶，而未轉染的對照組則未觀察到相應條帶。並將 lysates 加到以肺炎鏈球菌 (S. pneumoniae) 接種的血琼脂平板上產生明顯的細菌溶解區域 (clear lysis zones)，證實了 Cpl-1 的活性。

為了增加 Cpl-1 的分泌量，羅斯托克大學醫學院的研究人員設計了包含不同 Signal Peptide 的 mRNA 結構。在細胞轉染後，通過 SDS-PAGE 確認了Signal Peptide 的表達，接著進行一系列的渾濁度降低試驗，將上清液加入到肺炎鏈球菌懸浮培養物中，並隨時間測量光學密度 (OD600)。依照實驗結果選定一種以人類溶菌酶 Signal Peptide 的 mRNA 結構 (hlySP-sCpl-1) 進行進一步分析。
 

N-linked glycosylation 是真核細胞分泌途徑中常見的後轉譯修飾，但會限制 Cpl-1 對肺炎鏈球菌的殺傷效果。為解決這個問題，羅斯托克大學醫學院的研究人員生成兩種具有點突變的 hlySP-sCpl-1 mRNA 結構，該突變位於 N-linked glycosylation 一致性序列上的hlySP-sCpl-1S217A 和 hlySP-sCpl-1N215D。其中，發現 hlySP-sCpl-1N215D 比 hlySP-sCpl-1S217A 對肺炎鏈球菌的殺傷效果更為顯著，進一步的研究顯示它對九株臨床相關的肺炎鏈球菌也具有效果。
 

抗生素抗藥性危機迫在眉睫，我們迫切需要創新的解決方案。在這項研究顯示，基於 mRNA 的內溶素療法可以成功治療肺炎鏈球菌疾病，並且可以適用於對抗許多其他細菌病原體。


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參考文獻/圖片來源>>
Jansson MK, Nguyen DT, Mikkat S, et al. Synthetic mRNA delivered to human cells leads to expression of Cpl-1 bacteriophage-endolysin with activity against Streptococcus pneumoniae. Mol Ther Nucleic Acids. 2024 Feb 8;35(1):102145.