科创中国

行业领域

生物与新医药技术

需求背景

奶牛乳房炎是奶牛的一种高发疾病，是乳腺组织因外伤或化学刺激并发细菌感染而引起的炎症反应。据调查，全球约***亿头奶牛中有1/3患有各类乳房炎，每年因奶牛乳房炎造成的经济损失超过350亿美元。在我国，奶牛乳房炎的发病率较高，其中临床型乳房炎占奶牛乳房炎发病率的21~23%，每年造成约20亿元的经济损失，是造成奶牛养殖业重大经济损失的主要疾病之一。然而，近年来抗生素的滥用导致细菌产生耐药性以及药物残留，已成为当前面临的国际性难题。

大肠杆菌是引起临床型乳房炎的主要致病菌，长期的抗生素治疗已造成大肠杆菌耐药现象日益严重，且治疗效果也愈来愈不理想。有研究表明大肠杆菌在感染组织中形成一种生物被膜，且在大肠杆菌逐步形成其广谱生理性耐药过程中具有关键作用。因此，探究大肠杆菌生物被膜的形成及其与抗生素耐药性之间的分子机制是解析其耐药性的关键点，可为奶牛乳房炎致病菌的防治提供新的治疗思路及药物靶标。

需解决的主要技术难题

目前针对奶牛乳房炎致病大肠杆菌生物被膜的研究尚不全面，其中参与生物被膜形成的关键基因（pga、bcaABZC，Fim，Csg，AriR和ompF）在生物被膜与抗生素耐药性之间的调控作用不清楚。因此，本项目拟针对大肠杆菌的生物被膜展开研究，探求细菌生物被膜的功能基因及其在细菌耐药性中的调控作用，以期为耐药性大肠杆菌的治疗提供药物靶标及数据支撑

期望实现的主要技术目标

1）明确大肠杆菌生物被膜的形成能力及其对不同环境的抵抗力；

2）明确大肠杆菌生物被膜与抗生素耐药性的关系；

3）明确调控大肠杆菌生物被膜与耐药性的关键基因

需求解析

解析单位：“科创中国”医疗器械产业科技服务团（中国生物材料学会） 解析时间：2023-11-23

刘潇钦

中国生物材料学会

项目部副主任

综合评价

细菌生物被膜是细菌群体被自身胞外多聚物包裹，不可逆地附着在生物或非生物基质上，这是细菌为适应自然环境的主要生长状态。细菌生物被膜的形成有助于抗生素耐药性的发展和持久性细菌的形成，是导致微生物感染难以控制的主要原因之一。

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解析单位：“科创中国”高端智能医疗器械产业科技服务团（中国生物医学工程学会） 解析时间：2022-12-01

康亚文

中国生物医学工程学会

副秘书长

综合评价

“生物被膜(biofi lm, BF)”于1978年由Costerton正式提出[1]。其是由微生物所衍生的群落，其特征在于细菌能够附着于生物或者非生物的表面，表现出相对于浮游菌在结构、基因表型和生化特性的改变[2]。细菌生物被膜的产生引起细菌对抗菌药物耐药性的大幅度增强(可达到10到1000倍MIC)[3-6]，进而导致严重感染的复发和持续性感染, 是人类目前面临的又一新的挑战。生物被膜细菌中由于有害物质和代谢产物的积累，促使药物主动外排系统相关基因表达明显增加，使外排泵转运多种不同类型的化合物，从而产生多重耐药表型，是引起细菌耐药的主要机制之一；外排泵基因的表达对生物被膜细菌的生长和耐药性增强方面有着重要作用。本文对细菌生物被膜的形成，细菌主动外排系统与生物被膜耐药的关系进行了梳理，旨在为开发生物被膜感染疾病的治疗药物提供新思路。

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