仔豬斷奶通常伴隨腸道健康失衡和嚴重的腹瀉問題。養殖場為應對這一挑戰，大多依賴抗生素等進行被動防治，但這一方案面臨藥物殘留與耐藥性的雙重困局，且抗生素會威脅食品安全與生態平衡，甚至陷入“用藥—耐藥—加量”的惡性循環。
近期，中國科學院生物物理研究所等研究團隊，闡明了鐵硫納米酶通過催化乳酸桿菌生成“協同殺菌炸彈”，以抵抗仔豬腹瀉的重要作用機制。
納米酶是中國科學家率先提出的新概念，是指一類具有類酶催化活性的納米材料。其作為新一代人工模擬酶，有望彌補天然酶穩定性差、成本高等不足，拓展生物催化邊界和應用范圍。研究團隊基于納米酶獨特的酶學特性，提出了納米酶仿生抗菌新策略，即通過模擬天然免疫防御系統多酶催化殺菌機制，對生物膜、胞內菌等多種耐藥菌、真菌及病毒產生殺傷或抑制作用。這一抗菌模式顯著區別于傳統抗生素，有望為解決微生物耐藥難題提供新的替代方案。
研究團隊通過進一步探討乳酸桿菌與鐵硫納米酶（nFeS）的相互作用，發現nFeS能夠催化乳酸桿菌，使其代謝途徑發生“抄近路”式的轉變，并產生非天然代謝產物吲哚-2-甲酸。該產物能與亞鐵協同，形成高效的殺菌“炸彈”，攻擊致病菌。通過精細的光譜分析，研究團隊成功捕捉到反應中間體的化學鍵“指紋”，證實了nFeS在其中發揮了關鍵的加氧酶與異構酶功能。
這項研究提供了一種不依賴基因編輯的“代謝路徑重編程”策略，將復雜的腸道菌群管理轉化為簡單的飼料添加步驟。這種“賦能共生菌，抑制致病菌”的策略，為養殖場提供了一種新的健康管理范式，也為靶向調控腸道菌群、開發新型抗生素替代品開辟了新路徑。目前，該技術體系已通過初步功效驗證，其標準化應用方案正在進一步開發和驗證。
相關研究成果發表在《自然-微生物學》（Nature Microbiology）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院的支持。
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