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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。論文鏈接鐵硫納米酶與陰道乳桿菌協同抑制致病菌的殺菌機制示意圖