质粒在通过水平基因转移扩散抗菌耐药性（AMR）基因的细菌群体中起着至关重要的作用。例如，HI型不相容组质粒（IncHI质粒），广泛存在于肠杆菌科（Enterobacteriaceae）物种中，如沙门氏菌（Salmonella enterica）和大肠杆菌（Escherichia coli），携带多种AMR基因，包括赋予对多黏菌素和碳青霉烯类抗生素耐药的基因，给临床上细菌感染的治疗带来了巨大挑战。IncHI质粒的一个新特点是它们编码具有细菌免疫球蛋白样结构域（Big域）的高分子量蛋白质（Big蛋白），这些蛋白质通常存在于细菌表面，如鞭毛和接合菌毛上。鉴于这些质粒编码的Big蛋白位于细菌表面，它们可能成为限制AMR传播的疫苗靶点。在最近的一项研究中，Prieto等人证明，一种质粒编码的Big蛋白具有抗原性，能够保护小鼠免受抗生素耐药感染的侵害，并且针对该蛋白的纳米抗体能够干扰IncHI质粒的接合转移。
作者研究了IncHI亚型1质粒R27中的RSP蛋白作为抗抗生素耐药性鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella enterica subsp. enterica ser. Typhimurium）疫苗抗原的潜力。RSP蛋白是一种Big蛋白，与鞭毛结合，并被发现能促进质粒接合转移。通过使用纯化的RSP蛋白，研究人员测试了其在保护小鼠免受携带IncHI质粒pHCM1的抗生素耐药性鼠伤寒沙门氏菌SL1344菌株感染方面的效果。未经免疫的小鼠感染该菌株后，体重减轻，感染的临床症状加重，存活率下降，而免疫接种的小鼠则获得了对该耐药菌株的保护。更重要的是，免疫接种诱导了抗RSP IgG和IgA抗体的产生。此外，免疫接种的小鼠脾脏大小的增加显著减小，脾脏中的鼠伤寒沙门氏菌定植显著减少。这一研究表明，RSP蛋白可能是针对抗生素耐药性感染的有效疫苗候选抗原，同时针对该蛋白的纳米抗体也有望作为一种阻止质粒传播的治疗手段。
接下来，作者选择并分离出一种能够特异性结合并中和RSP蛋白的纳米抗体。分析显示，该纳米抗体对RSP具有高亲和力，并且在大肠杆菌菌株表面表达该纳米抗体的情况下，能够使携带R27质粒的鼠伤寒沙门氏菌SL1344凝集。随后，作者探究了在大肠杆菌菌株表面展示纳米抗体是否能够干扰R27质粒从鼠伤寒沙门氏菌SL1344向受体菌株的接合转移。研究结果表明，纳米抗体的存在显著降低了质粒接合频率，在24小时内接合频率下降了约1,000倍，而在36小时和48小时内下降了约100倍。
作者推测，针对质粒编码的Big蛋白进行疫苗接种可能是一种有效的策略，可以防止抗菌耐药性的扩散。通过针对与耐药基因传播相关的抗原，而不是直接参与耐药机制的抗原，这一策略有可能对携带特定耐药质粒的各种细菌提供保护。由于其他质粒组也编码Big蛋白，这一方法可以更广泛地用于针对不同细菌种类中的质粒携带的抗菌耐药性。
Original article:
Prieto, A. et al. Targeting plasmid-encoded proteins that contain immunoglobulin-like domains to combat antimicrobial resistance. eLife 13, RP95328 (2024)
