生物膜由附着在两个表面和彼此间的微生物细胞和胞外聚合物（EPSs，如胞外 DNA、胞外多糖、蛋白质等生物分子）构成，能保护病原体免受免疫反应和传统抗生素治疗的影响，产生耐药性。目前，80% 的细菌和真菌感染与生物膜形成有关，使得生物膜相关疾病的治疗面临巨大挑战。多糖胞间粘附素（PIA）是多种微生物产生的关键生物膜成分，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，经脱乙酰化形成成熟的胞外多糖。脱乙酰化对于维持PIA的正常功能、表面附着和生物膜形成至关重要，例如在表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌中，IcaB 蛋白对 PNAG 脱乙酰化是形成坚固且具有毒性的PIA相关生物膜的前提条件。

由于缺乏研究PIA的有效试剂和技术，对PIA多糖链中脱乙酰化的程度、位置和方式都尚不明确。尽管针对 PIA 的研究有一定进展，如抗 PNAG 单克隆抗体 F598 已进入二期临床，对多种致病性微生物有强结合能力，在动物模型中也显示出一定疗效，且合成的脱乙酰化PNAG在疫苗开发方面表现出明显优势，但这些成果仍无法满足临床需求。
文章题目为“Insights into biofilm architecture and maturation enable improved clinical strategies for exopolysaccharide-targeting therapeutics”于2024年12月发表在Cell Chemical Biology杂志，作者来自美国国家癌症研究所化学生物学实验室。

该团队使用微阵列生物芯片点样仪将873种不同的糖复合物（PNAG、糖蛋白、糖肽、糖脂、聚糖等）点印在PolyAn 2D环氧修饰的功能化玻片上，并使用125 - 200μg/mL的单克隆抗体TG10和F598孵育，随后使用Cy3标记的荧光二抗结合，结果采用IS激光共聚焦荧光微阵列生物芯片扫描分析仪进行统计分析，数据显示抗体有良好的选择性，仅对PNAG有相互作用。在对PNAG多糖序列设计时，主要针对5个不同的PNAG乙酰化位点，数字1代表乙酰化，0代表去乙酰化，发现抗体TG10主要结合去乙酰化PNAG、抗体F598主要结合乙酰化PNAG，如图1
继而对抗体的结合动力学进行分析，使用芯片点样仪将59种聚糖样品和对照（浓度为1mg/mL的PBS溶液）打印到Plexera SPRi芯片表面。点印区域14mm×14mm，样品重复打印4次，形成一个15×16的多糖微阵列。打印完成后，多糖芯片在真空环境下避光干燥过夜，然后用 365nm UV光照射15分钟进行光交联。交联后，用PBS和去离子水对多糖芯片进行清洗，之后将其组装到流动池中，并放入PlexArray HT高通量分子互作仪器中，通过表面等离子共振成像技术进行测试。以1xPBS含1% BSA作为运行缓冲液，调整SPRi的光学位置，待基线稳定后开始结合实验。将抗体注入流动池，设定250秒的结合时间和600秒的解离时间，流速为2mL/s。使用甘氨酸-HCl（10mM, pH2.0）作为再生缓冲液。为了获得完整的滴定曲线，使用稀释法将抗体浓度设定在100nM 至0.78nM的范围内进行检测。结果使用Plexera SPR Data Analysis 软件（Plexera）和 GraphPad Prism 10 （Dotmatics）进行分析，发现TG10和PNAG（00000）之间的KD值为9.7±0.6 nM，如图2。
研究结果发现，生物膜内 PIA 存在高度乙酰化和脱乙酰化的不同区域，且这些区域在生物膜成熟过程中呈现动态变化，且能特异性结合高度脱乙酰化PNAG的单克隆抗体 TG10，与临床二期试验中的 F598 抗体结合特性互补，分别识别生物膜中不同乙酰化状态的PIA区域。研究深化了对PIA结构和成熟过程的理解，为开发靶向PIA的治疗药物、完善疫苗和诊断试剂的设计提供了重要依据。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2024.11.005

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