生物膜由附著在兩個(gè)表面和彼此間的微生物細(xì)胞和胞外聚合物（EPSs，如胞外 DNA、胞外多糖、蛋白質(zhì)等生物分子）構(gòu)成，能保護(hù)病原體免受免疫反應(yīng)和傳統(tǒng)抗生素治療的影響，產(chǎn)生耐藥性。目前，80% 的細(xì)菌和真菌感染與生物膜形成有關(guān)，使得生物膜相關(guān)疾病的治療面臨巨大挑戰(zhàn)。多糖胞間粘附素（PIA）是多種微生物產(chǎn)生的關(guān)鍵生物膜成分，最初以N - 乙酰化的聚 - β - 1,6 - N - 乙酰葡糖胺（PNAG）生物形式合成，經(jīng)脫乙酰化形成成熟的胞外多糖。脫乙酰化對(duì)于維持PIA的正常功能、表面附著和生物膜形成至關(guān)重要，例如在表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌中，IcaB 蛋白對(duì) PNAG 脫乙酰化是形成堅(jiān)固且具有毒性的PIA相關(guān)生物膜的前提條件。由于缺乏研究PIA的有效試劑和技術(shù)，對(duì)PIA多糖鏈中脫乙酰化的程度、位置和方式都尚不明確。盡管針對(duì) PIA 的研究有一定進(jìn)展，如抗 PNAG 單克隆抗體 F598 已進(jìn)入二期臨床，對(duì)多種致病性微生物有強(qiáng)結(jié)合能力，在動(dòng)物模型中也顯示出一定療效，且合成的脫乙酰化PNAG在疫苗開發(fā)方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，但這些成果仍無法滿足臨床需求。

文章題目為“Insights into biofilm architecture and maturation enable improved clinical strategies for exopolysaccharide-targeting therapeutics”于2024年12月發(fā)表在Cell Chemical Biology雜志，作者來自美國(guó)國(guó)家癌癥研究所化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

該團(tuán)隊(duì)使用生物芯片點(diǎn)樣儀將873種不同的糖復(fù)合物（PNAG、糖蛋白、糖肽、糖脂、聚糖等）點(diǎn)印在PolyAn 2D環(huán)氧修飾的功能化玻片上，并使用125 - 200μg/mL的單克隆抗體TG10和F598孵育，隨后使用Cy3標(biāo)記的熒光二抗結(jié)合，結(jié)果采用Innopsys熒光掃描儀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)顯示抗體有良好的選擇性，僅對(duì)PNAG有相互作用。在對(duì)PNAG多糖序列設(shè)計(jì)時(shí)，主要針對(duì)5個(gè)不同的PNAG乙酰化位點(diǎn)，數(shù)字1代表乙酰化，0代表去乙酰化，發(fā)現(xiàn)抗體TG10主要結(jié)合去乙酰化PNAG、抗體F598主要結(jié)合乙酰化PNAG，如圖1

圖1：根據(jù)乙酰化程度帶電荷的不同設(shè)計(jì)出32種不同PNAG，其與抗體結(jié)合后的熒光結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖

繼而對(duì)抗體的結(jié)合動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，使用芯片點(diǎn)樣儀將59種聚糖樣品和對(duì)照（濃度為1mg/mL的PBS溶液）打印到Plexera SPRi芯片表面。點(diǎn)印區(qū)域14mm×14mm，樣品重復(fù)打印4次，形成一個(gè)15×16的微陣列。打印完成后，芯片在真空環(huán)境下避光干燥過夜，然后用 365nm UV光照射15分鐘進(jìn)行光交聯(lián)。交聯(lián)后，用PBS和去離子水對(duì)芯片進(jìn)行清洗，之后將其組裝到流動(dòng)池中，并放入儀器中進(jìn)行測(cè)試。以1xPBS含1% BSA作為運(yùn)行緩沖液，調(diào)整SPRi的光學(xué)位置，待基線穩(wěn)定后開始結(jié)合實(shí)驗(yàn)。將抗體注入流動(dòng)池，設(shè)定250秒的結(jié)合時(shí)間和600秒的解離時(shí)間，流速為2mL/s。使用甘氨酸-HCl（10mM, pH2.0）作為再生緩沖液。為了獲得完整的滴定曲線，使用稀釋法將抗體濃度設(shè)定在100nM 至0.78nM的范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果使用Plexera SPR Data Analysis 軟件（Plexera）和 GraphPad Prism 10 （Dotmatics）進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)TG10和PNAG（00000）之間的KD值為9.7±0.6 nM，如圖2。

圖2：PlexArray HT儀器采用SPRi方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)結(jié)合動(dòng)力學(xué)過程分析，給不同濃度的TG10進(jìn)行結(jié)合檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)隨著劑量與結(jié)合的去乙酰化PNAG成正比（圖C），給予定量100 nM TG10與32種不同的PNAG動(dòng)力學(xué)檢測(cè)（圖D），不同濃度的TG10與去乙酰化PNAG (00000) 的結(jié)合效果（圖E）

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生物膜內(nèi) PIA 存在高度乙酰化和脫乙酰化的不同區(qū)域，且這些區(qū)域在生物膜成熟過程中呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，且能特異性結(jié)合高度脫乙酰化PNAG的單克隆抗體 TG10，與臨床二期試驗(yàn)中的 F598 抗體結(jié)合特性互補(bǔ)，分別識(shí)別生物膜中不同乙酰化狀態(tài)的PIA區(qū)域。研究深化了對(duì)PIA結(jié)構(gòu)和成熟過程的理解，為開發(fā)靶向PIA的治療藥物、完善疫苗和診斷試劑的設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2024.11.005

Arrayjet位于英國(guó)愛丁堡，專注于提供生物芯片應(yīng)用領(lǐng)域的解決方案及服務(wù)。Mercury系列微量-皮升級(jí)／納升級(jí)點(diǎn)樣儀產(chǎn)品采用獨(dú)特的飛行噴墨點(diǎn)樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)行業(yè)第一的快速、非接觸式微量液體處理。同時(shí)上萬種不同樣品可以進(jìn)行快速點(diǎn)樣，更低的上樣體積可有效減少樣品損失，使您的珍貴樣品物盡其用。

Innopsys 成立于1999年。總部位于法國(guó)，一直致力于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相關(guān)儀器和軟件的自主研發(fā)和生產(chǎn)。Innoscan系列掃描儀，采用先進(jìn)的共聚焦PMT檢測(cè)器和多激光掃描光路，可以同時(shí)進(jìn)行多通道熒光檢測(cè)。在基因組和蛋白組表達(dá)，腫瘤特異性標(biāo)志篩查，病理組織篩查等方面都有非常廣泛的應(yīng)用。

普芯生物，源于美國(guó)Lumera（2003年成立）生物檢測(cè)部，2009年P(guān)lexera 成立，致力于研發(fā)無標(biāo)記高通量SPRi系統(tǒng)和芯片藥物篩選技術(shù)，2018年推出第一代PlexArray HT 并不斷迭代，2023底年正式推出由蘇州普芯在國(guó)內(nèi)自主研發(fā)、國(guó)內(nèi)硬件生產(chǎn)和組裝同時(shí)重新設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的PlexArray HT Ultra系列。

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