2025年3月14日，西湖大學理學院王懷民團隊與生命科學學院黃晶團隊合作，在Nature子刊Nature Materials上發(fā)表了題為“De novo design of self-assembling peptides with antimicrobial activity guided by deep learning” 的研究論文，該研究報告了一種基于深度學習的遷移學習模型——TransSAFP，從頭設計了具有抗菌活性的新型SAFP，以應對當前的細菌耐藥性問題。

該方法整合了非天然氨基酸用于增強的肽自組裝，并有效地預測了具有最小實驗注釋的自組裝肽材料的功能活性。所設計的自組裝肽前導肽在小鼠體內(nèi)顯示出優(yōu)異的抗腸道細菌感染的治療效果。

此外，它表現(xiàn)出增強的生物膜根除能力，并且不會誘導獲得性耐藥性。機理研究表明，設計的SAFP p45能夠在細菌膜表面自組裝為納米纖維結構，通過物理方式破壞其膜結構，從而殺滅細菌，避免了傳統(tǒng)抗生素的靶點依賴性耐藥機制。

文章中利用細菌外膜透性實驗（NPN法）來檢測細菌細胞膜的通透性變化，從而研究細菌的生理狀態(tài)和對外界環(huán)境的響應。如果細胞外膜通透性增加，NPN進入細胞內(nèi)部，熒光強度會增加?。

具體實驗流程是：

鼠傷寒沙門氏菌在BHIB中培養(yǎng)至595nm處的光密度（OD595）為0.8，將細菌溶液以7000rpm（9860g）離心5分鐘，去除上清，用PBS重并洗滌三次。將50μl NPN溶液（40μM）加入96孔板中的50μl細菌溶液中，p45組加入100ul2X濃度的肽溶液，Control組加入100ulPBS。

信號檢測采用Varioskan LUX (Thermofisher)，配備有熒光動力學檢測功能，使用以下設置：

檢測溫度：37℃；

總測量時間：30min；

激發(fā)光波長：350nm；

發(fā)射光波長：420nm。

實驗結果表明：p45中斷鼠傷寒沙門氏菌外膜的完整性，導致NPN熒光信號隨時間增加。

接著研究者做了生物膜形成和消除實驗。具體實驗流程是：

鼠傷寒沙門氏菌首先在平底96孔板中培養(yǎng)三天，每隔24h將96孔板中菌液倒出，用PBS洗滌三次以洗去未形成生物膜的菌體。用200μl的p45肽溶液浸泡4小時后用PBS洗滌以去除肽和浮游細菌。同時，將經(jīng)PBS處理的生物膜設置為陰性對照，將空孔定義為陽性對照。加入100μL0.1%結晶紫溶液，靜止10min使生物膜充分染色。吸出結晶紫溶液，用PBS洗滌三次。向培養(yǎng)孔中加入100μL90%乙醇溶液，靜止10min充分溶解結晶紫。在595nm處測量每個孔所得的溶液吸光度。信號檢測采用Varioskan LUX (Thermofisher)。

相對生物膜質量通過以下公式計算：

相對生物膜質量=（OD?OD陽性對照）/（OD陰性對照?OD陽性對照）

實驗結果表明：已建立的生物膜經(jīng)過p45處理4小時后幾乎完全消除，與對照組相比P＜0.0001，而CIp環(huán)丙沙星組約90%的生物膜在治療后仍然存在。