研究人员设计了第一种治疗肺部感染的“活药”。该治疗针对铜绿假单胞菌，这是一种对多种抗生素具有天然抗药性的细菌，是医院感染的常见来源。

治疗包括使用支原体的改良版本，去除其引起疾病的能力，并将其重新用于攻击铜绿假单胞菌。改良的细菌与低剂量的抗生素结合使用，否则这些抗生素将无法自行起作用。

研究人员在小鼠身上测试了这种治疗的疗效，发现它显着减少了肺部感染。与不使用任何治疗相比，“活药”使小鼠存活率翻了一番。给予单次高剂量的治疗在肺部没有毒性迹象。一旦治疗结束，先天免疫系统就会在四天内清除修饰的细菌。

研究结果发表在《自然生物技术》杂志上。该研究由基因组调控中心(CRG)和Pulmobiotics的研究人员与研究所Biomèdiques August Pi i Sunyer(IDIBAPS)，巴塞罗那医院诊所和农业生物技术研究所(IdAB)合作领导，该研究所是西班牙CSIC和纳瓦拉政府的联合研究机构。

铜绿假单胞菌感染很难治疗，因为细菌生活在形成生物膜的社区中。生物膜可以附着在身体的各个表面上，形成无法穿透的结构，逃避抗生素的照射。

铜绿假单胞菌生物膜可以在需要机械呼吸机呼吸的危重患者使用的气管插管表面上生长。这会导致呼吸机相关性(VAP)，这种情况会影响四分之一(9-27%)需要插管的患者。因重症 而插管的患者的发病率超过 50%。VAP可以将重症监护病房的持续时间延长至13天，并导致多达八分之一的患者死亡(9-13%)。

该研究的作者设计了支原体来溶解生物膜，使其具有产生各种分子的能力，包括pyocins，细菌自然产生的毒素，以或抑制假单胞菌细菌菌株的生长。为了测试其功效，他们从重症监护病房患者的气管插管中收集了铜绿假单胞菌生物膜。他们发现治疗穿透了屏障并成功溶解了生物膜。

“我们开发了一种攻城锤，可以围攻抗生素耐药细菌。这种治疗在它们的细胞壁上打孔，为抗生素侵入和清除感染源头提供了关键的切入点。我们相信这是一个有前途的新策略，可以解决医院死亡的主要原因，“Pulmobiotics首席科学官，该研究的共同通讯作者，加泰罗尼亚国际大学的首席研究员María Lluch博士说。

为了使用“活体药物”治疗VAP，研究人员将在进入临床试验阶段之前进行进一步的测试。预计该治疗将使用雾化器进行，雾化器是一种将液体药物变成雾气的装置，然后通过吹嘴或面罩吸入。

支原体是已知最小的细菌种类之一。CRG主任Luis Serrano博士在二十年前首次想到修改细菌并将其用作“活药”。塞拉诺博士是合成生物学方面的专家，该领域涉及重新利用生物体并对其进行改造，使其具有新的有用能力。支原体只有684个基因，没有细胞壁，其相对简单性使其成为特定应用工程生物学的理想选择。

使用支原体治疗呼吸系统疾病的优点之一是它天然地适应肺组织。在施用改良细菌后，它直接前往呼吸道感染源头，在那里它像临时工厂一样建立商店并生产各种治疗分子。

通过表明支原体可以解决肺部感染，这项研究为研究人员创造了新的细菌菌株以解决其他类型的呼吸系统疾病(如肺癌或哮喘)打开了大门。“细菌可以用各种不同的有效载荷进行修饰 - 无论是细胞因子，纳米抗体还是防御素。目的是使修饰细菌的武器库多样化，并释放其在治疗各种复杂疾病方面的全部潜力，“ICREA研究教授Luis Serrano博士说。

除了设计“活体药物”外，塞拉诺博士的研究团队还利用他们在合成生物学方面的专业知识来设计可以由支原体递送的新蛋白质。该团队正在使用这些蛋白质来靶向由铜绿假单胞菌感染引起的炎症。

虽然炎症是身体对感染的自然反应，但过度或长时间的炎症会损害肺组织。炎症反应由免疫系统协调，免疫系统释放细胞因子等介质蛋白。一种细胞因子 - IL-10 - 具有众所周知的抗炎特性，并且具有日益增长的治疗兴趣。

Serrano博士的研究小组在《分子系统生物学》杂志上发表的研究使用蛋白质设计软件ModelX和FoldX来设计新版本的IL-10，有目的地优化以治疗炎症。细胞因子被设计为更有效地产生并具有更高的亲和力，这意味着需要更少的细胞因子来具有相同的效果。

研究人员设计了表达新细胞因子的支原体菌株，并在急性铜绿假单胞菌感染小鼠的肺部测试了其功效。他们发现，与野生型IL-10细胞因子相比，IL-10的工程版本在减少炎症方面明显更有效。

根据《分子系统生物学》研究的共同通讯作者Ariadna Montero Blay博士的说法，“像支原体这样的活体生物治疗药物提供了理想的载体，以帮助克服细胞因子的传统局限性，并释放它们在治疗各种人类疾病方面的巨大潜力。将细胞因子设计为治疗分子对于解决炎症至关重要。其他肺部疾病，如哮喘或肺纤维化也可以从这种方法中受益。