CN118812657A - 一种计算机辅助设计的抗真菌肽cdafp5及其在抗须癣中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及抗菌肽技术领域,特别是涉及一种计算机辅助设计的具有抗念珠菌和须癣毛癣菌的抗真菌肽CDAFP5及其在抗须癣中的应用。本发明提供的抗真菌肽CDAFP5具有抗念珠菌和须癣毛癣菌活性,对热带念珠菌最小抑菌浓度为1.9μg/mL,对白色念珠菌和近平滑念珠菌最小抑菌浓度为15.6μg/mL,对须癣毛癣菌的最小抑菌浓度为64μg/mL,抗菌活性强。提高CDAFP5浓度至2×MIC,杀死浮游白色念珠菌和耐氟康唑的顽固型白色念珠菌。本发明提供的抗真菌肽CDAFP5,念珠菌和须癣毛癣菌对其不产生耐药性,对须癣动物模型有治疗作用,有望成为新型治疗须癣毛癣菌和念珠菌表皮和粘膜感染的候选药物,具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及抗菌肽技术领域,特别是涉及一种计算机辅助设计的具有抗念珠菌和须癣毛癣菌活性的抗真菌肽CDAFP5及其在抗须癣中的应用。
背景技术
须癣毛癣菌是一类具有传染性的真菌,可在人和动物间传播,是真菌性皮肤病的常见病原体之一,与头癣、体癣、股癣、须癣等皮肤真菌感染的发生有密切的联系。在导致浅表皮肤真菌病的致病菌中,毛癣菌属是最常见的皮肤癣菌。毛癣菌中的须癣毛癣菌已经成为仅次于红色毛癣菌的第二常见皮肤癣菌。在皮癣菌病例总数中,须癣毛癣菌大约占10%。须癣毛癣菌是嗜角质真菌,通常只存在于皮肤角质层中,分泌角蛋白酶,分解人和动物体内的角蛋白,引起严重的皮肤感染。癣菌抗药性是皮癣治疗的一项挑战。
念珠菌也是人和动物浅表感染常见病原菌之一。念珠菌广泛存在于自然界里,并寄生在正常人体皮肤,口腔、胃肠道、肛门和阴道粘膜上而不发生疾病,是一种典型的条件致病菌。其中,白色念珠菌占比最高,约占70%。当人体免疫机能受损,这些病原菌便转化成致病菌,导致皮肤、粘膜感染,形成面部痘包、顽固性阴道炎、口腔溃疡等皮肤和粘膜炎症。念珠菌耐药性是引起皮肤、粘膜炎症治疗难题之一。
由于作用机制单一的原因,多数抗生素在外用时易被病原真菌产生耐药性。与传统抗生素主要是通过抑制某一生物合成途径(如细胞壁、蛋白质)发挥作用不同,大多数抗菌肽通过多途径、多靶点的作用机制抑制或杀死病原菌。抗菌肽CDAFP5抑制孢子萌发、破坏病原菌细胞膜完整性、提高细胞内活性氧水平、破坏细胞膜电位等发挥抗菌作用。其独特作用机制使CDAFP5能杀死病原菌,且病原菌不易对其产生耐药。因此,CDAFP5用来治疗念珠菌引起的皮肤和粘膜感染、须癣毛癣菌感染引起的须癣在临床上有着极大潜力。
发明内容
为解决念珠菌引起的皮肤和粘膜感染、须癣毛癣菌引起的须癣问题,本发明提供了一种计算机辅助设计的具有抗念珠菌和须癣毛癣菌活性的抗真菌肽CDAFP5及其应用。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
本发明提供了一种计算机辅助设计的抗菌肽CDAFP5,氨基酸序列为氨基酸序列为NH2-FLPKLGKAIKRLL-CONH2。
优选的,所述抗菌肽CDAFP5的羧基端进行酰胺化修饰。
本发明还提供了一种抗感染药物,所述抗感染药物的有效成分包括权利要求1或2所述的抗菌肽CDAFP5。
优选的,所述病原菌为真菌。
优选的,所述真菌为白色念珠菌(C.albicans)、热带念珠菌(C.tropicalis)、近平滑念珠菌(C.parapsilosis)和须癣毛癣菌(T.mentagrophytes)。
优选的,CDAFP5能杀死浮游白色念珠菌和耐氟康唑的顽固型白色念珠菌。
优选的,所述白色念珠菌(C.albicans)对CDAFP5不易产生耐药性。
优选的,所述须癣毛癣菌(T.mentagrophytes)对CDAFP5不易产生耐药性。
优选的,所述抗菌肽CDAFP5对热带念珠菌最小抑菌浓度为1.9μg/mL,对白色念珠菌和近平滑念珠菌最小抑菌浓度为15.6μg/mL,对须癣毛癣菌的最小抑菌浓度为64μg/mL。
有益效果:
本发明提供了一种具有抗念珠菌和须癣毛癣菌活性的抗真菌肽CDAFP5,氨基酸序列为氨基酸序列为NH2-FLPKLGKAIKRLL-CONH2。本发明提供的抗真菌肽CDAFP5包含13个氨基酸,且所含氨基酸均为L型天然氨基酸,合成成本低,有望成为新型抗真菌候选药物,在治疗体表和粘膜念珠菌感染和须癣方面具有良好的应用前景,在解决病原真菌耐药性方面有着极大潜力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单介绍。
图1为抗真菌肽CDAFP5杀白色念珠菌曲线。
图2为抗菌肽CDAFP5杀耐氟康唑的顽固性白色念珠菌结果。
图3为抗真菌肽CDAFP5抗白色念珠菌耐药性实验结果。
图4为抗真菌肽CDAFP5抗须癣毛癣菌耐药性实验结果。
图5为抗真菌肽CDAFP5抗须癣皮损评分结果;
具体实施方式
本发明提供了一种具有抗念珠菌和须癣毛癣菌活性的抗真菌肽CDAFP5,氨基酸序列为NH2-FLPKLGKAIKRLL-CONH2。
本发明提供的抗真菌肽CDAFP5包含13个氨基酸,且所含氨基酸均为L型天然氨基酸。体外抑菌实验表明,抗真菌肽CDAFP5对白色念珠菌(C.albicans)、热带念珠菌(C.tropicalis)、近平滑念珠菌(C.parapsilosis)和须癣毛癣菌(T.mentagrophytes)表现较高的抗菌作用,且对白色念珠菌和须癣毛癣菌耐药倾向比氟康唑和特比萘芬低。抗菌机理实验表明,CDAFP5使细胞膜通透性增高、膜电位耗散、活性氧水平提高、抑制菌丝形成和孢子萌发。
在本发明中,所述抗真菌肽CDAFP5的制备方法优选包括多肽固相合成法,本发明对所述多肽固相合成法没有特殊要求,采用本领域技术人员所熟知的方法即可。
在本发明中,优选在所述抗真菌肽CDAFP5的碳端进行酰胺化修饰。本发明对所述修饰方法没有特殊要求,采用本领域技术人员所熟知的方法即可。
本发明提供了上述技术方案所述的抗真菌肽CDAFP5在制备抗病原菌感染药物中的应用。
在本发明中,所述病原菌优选真菌;所述真菌包括须癣毛癣菌、白色念珠菌、热带念珠、近平滑念珠菌中的一种或多种。
本发明提供了一种抗感染药物,所述抗感染药物的有效成分包括上述技术方案所述的抗真菌肽CDAFP5。
在本发明中,所述抗真菌肽CDAFP5的最小抑菌浓度为1.9~64μg/mL。
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的抗真菌肽CDAFP5及其应用进行详细描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1抗菌肽CDAFP5序列及其制备
抗菌肽CDAFP5序列及其制备,具体如下:
采用固相Fmoc法合成目的肽段,由C端至N端合成。
(1)树脂活化。用分析天平称取0.5g Rink Amide-AM树脂加入固相多肽合成管中,向其中加入5mL二氯甲烷(DCM),把合成管密封,上下摇匀,放气3次。把固相多肽合成管在旋转摇床,旋转8h,使Rink Amide-AM树脂充分活化溶胀,然后在真空泵下真空去除溶剂和可溶性试剂。
(2)脱Fmoc保护基及Kaiser test检测:向含有活化树脂Resin-NH-Fmoc固相多肽合成管加入5mL 20%甲基哌啶/N,N-二甲基甲酰胺(DMF)脱保护液,反应30min脱去Fmoc保护。真空减压抽滤,除去脱保护液。用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二氯甲烷(DCM)溶液交叉清洗树脂,真空减压抽滤至无溶液流出,各三次,最后一次待无色液体流出,继续保持抽滤1min,保证溶液充分抽干。取少量树脂加入玻璃管(10mm×100mm)中,加入Kaiser test 30μL,放入110℃加热金属浴孔中加热1min。Kaiser test检测阳性(深蓝色)表明存在游离氨基,成功脱去Fmoc保护基团,得到Resin-NH2。
(3)Resin-CDAFP5合成:将1-羟基苯并三唑(HOBT)(2.33mmol,3eq)和Fmoc-L-亮氨酸(Fmoc-Leu-OH)(2.33mmol,3eq)溶于4mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF),涡旋震荡充分溶解,然后全部加入含有0.5g Resin-NH2固相多肽合成管里,随后再添加200μL N,N'-二异丙基碳二亚胺(DIC)(2.33mmol,3eq)。把合成管密封,上下摇匀,放气3次。把固相多肽合成管在旋转摇床,旋转反应3h,进行Kaiser test检测,待Kaiser test检测阴性性(无色)表明Fmoc-Leu-OH已经成功偶联,得到Resin-NH-Leu-Fmoc。在真空除去耦合剂、未偶联上的Fmoc-Leu-OH等溶剂。用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二氯甲烷(DCM)溶液交叉清洗树脂,洗脱残留物质,真空减压抽滤至无溶液流出,各三次,最后一次待无色液体流出,继续抽滤1min,保证溶解充分抽干。向多肽合成管加入5mL 20%甲基哌啶/N,N-二甲基甲酰胺(DMF)脱保护液,反应30min脱去Fmoc保护。真空减压抽滤,除去脱保护液。用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二氯甲烷(DCM)溶液交叉清洗树脂,真空减压抽滤至无溶液流出,各三次,最后一次待无色液体流出,继续保持抽滤1min,保证溶液充分抽干。取少量树脂加入玻璃管(10mm×10~100mm)中,加入Kaiser test 30μL,放入110℃加热金属浴孔中加热1min。Kaiser test检测阳性(深蓝色)表明存在游离氨基,成功脱去Fmoc保护基团,得到Resin-NH-Leu-NH2。
重复上述步骤依次偶联Fmoc-Leu-OH、Fmoc-Arg(Pbf)-OH、Fmoc-Lys(Boc)-OH、Fmoc-Ile-OH、Fmoc-Ala-OH Fmoc-Lys(Boc)-OH、Fmoc-Gly-OH、Fmoc-Leu-OH、Fmoc-Lys(Boc)-OH、Fmoc-Pro-OH、Fmoc-Leu-OH、Fmoc-Phe-OH等氨基酸。最后用20%哌啶除去最后一个氨基酸末端的Fmoc基团,得到Resin-NH-Leu-Leu-Arg(Pbf)-Lys(Boc)-Ile-Ala-Lys(Boc)-Gly-Leu-Lys(Boc)-Pro-Leu-Phe-NH2。
(4)抗菌肽切割。向含有Resin-NH-Leu-Leu-Arg(Pbf)-Lys(Boc)-Ile-Ala-Lys(Boc)-Gly-Leu-Lys(Boc)-Pro-Leu-Phe-NH2的固相多肽合成管中加入4mL裂解溶液(三氟乙酸/二甲基间苯二酚/三异丙基硅烷/硫代苯甲醚/水/苯酚/=35:1:1:2:2:3V/V),把合成管密封,上下摇匀,放气3次,把固相多肽合成管置于加热摇床反应,在37℃和250rpm 2h。然后收集切割液于50mL离心管中,随后用2mL三氟乙酸洗涤树脂两次,收集洗涤液至离心管。再次向固相多肽合成管加入3mL切割液。重复上述操作。把所有滤液,加入冰乙醚沉淀获得抗菌肽粗品,滤液与冰乙醚体积比(1:5),充分摇匀,使抗菌肽析出絮状物充分摇匀。将离心管置于-20℃降温静置10min,使其抗菌肽粗品充分析出。然后在3500rpm离心机离心5min。去除上清液,再加入冰乙醚,涡旋震荡充分洗涤,重复上述步骤,洗涤两次。利用旋转蒸发仪减压浓缩,得到CDAFP5抗菌肽白色粗品。将得到的粗品,HPLC纯化。
实施例2抗菌肽CDAFP5抗菌谱
抗菌肽CDAFP5抗菌谱测定,具体步骤如下:
(1)称量和溶解蛋白质。配制CDAFP5磷酸溶液,设第一列初始浓度500μg/mL,终浓度为0.975μg/mL。则需配制2mg/mL的CDAFP5母液。用20mmol/L pH6.0的磷酸钠缓冲液溶解CDAFP5,溶液用0.22μm无菌滤膜过滤除菌。
(2)使用移液枪,在96孔板的各孔中分别加入100μL的20mmol/L pH6.0的磷酸钠缓冲液,用于稀释CDAFP5。
(3)用移液枪吸取100μL CDAFP5母液至96孔板第一列的每个孔中。
(4)反复吹吸板中第一列的溶液6~8次,混匀,不要溅起。
(5)从第一列吸取100μL加入到第二列,反复吹吸混合6~8次,然后再吸取100μL至第三列。重复此步骤至第十列。
(6)第十列吸取出的100μL丢弃,不要加入第11列,第11列为阴性对照孔。
(7)分别将100μL菌悬液按顺序加入96孔板的第1列至11列,并反复吹吸6~8次,混匀。不要将菌悬液添加到第12列。第12列为空白对照孔。
(8)静置孵育96孔板。如果是真菌需培养在30℃条件下48h;如果是细菌,则需培养在37℃条件下16h。
(9)每孔加入20μL 5mg/mL MTT溶液,继续培养4h。吸弃上清,加入100μL二甲基亚砜(DMSO),37℃置20min,并不时摇动,待晶体溶解完全后,用酶标仪于490nm处测OD值。
抑菌率(%)=[(OD570(样品)–OD570(空白)]/[OD570(阴性)–OD570(空白)]×100。
MIC100定义为:完全抑制测试菌生长的CDAFP5最低浓度。
(10)每个实验重复三次。
结果见表1。由结果可知,CDAFP5对热带念珠菌活性最强,100%抑菌浓度为1.9μg/mL;对白色念珠菌和近平滑念珠菌活性次之,100%抑制浓度为15.6μg/mL。但在对丝状真菌的活性方面,CDAFP5活性较高,对须癣毛癣菌的100%抑制浓度为64μg/mL。虽然比特比萘酚(0.9μg/mL)低,但显然高于氟康唑(128μg/mL),CDAFP5对细菌金黄色葡萄球菌也有活性,100%抑制浓度为62.5μg/mL。
表1抗菌肽CDAFP5对测试病原菌的最小抑菌浓度(μg/mL)
实施例3抗菌肽CDAFP5杀浮游白色念珠菌活性
具体步骤:将对数期的白色念珠菌悬液浓度调整至1×106CFU/mL,将100μL菌悬液与100μL抗菌肽CDAFP5在新的96孔板中混合至终浓度为1,2,4,8×MIC,静置孵育9h,每小时从中取样10μL涂在SDA平板,37℃培养24h后对菌落进行计数,绘出杀菌动力学曲线。PBS作为空白对照,每组实验均重复三次。结果表明,抗菌肽CDAFP5以浓度依赖性的方式杀菌,浓度越大,杀菌时间越短。在浓度为2×MIC时,6h就能完全杀死所有细胞;在浓度为4×MIC时,30min内就能完全杀死所有细胞(说明书附图1)。
实施例4抗菌肽CDAFP5杀耐氟康唑的顽固型白色念珠菌活性
具体步骤:挑取白色念珠菌单菌落于SD液体培养基中,28℃、180rpm的恒温培养摇床中培养至对数期。用SD培养液稀释至1×108CFU/mL。取100μL菌悬液转移到96孔板中,37℃培养24h。将100μL氟康唑(1×MIC)添加到菌悬液中,37℃培养24h。用PBS洗涤3次后将附着的粘附物移出,超声5min,即得到耐氟康唑的顽固型白色念珠菌。按照实施例3介绍的抗菌肽CDAFP5杀浮游白色念珠菌活性方法测定其对顽固型白色念珠菌的杀菌活性。结果见说明书附图2。结果表明:抗菌肽CDAFP5杀死顽固型白色念珠菌浓度为31.2μg/mL。
实施例5抗菌肽CDAFP5抗白色念珠菌耐药
通过连续传代培养的方法评估抗菌肽CDAFP5对白色念珠菌的耐药性产生倾向。挑取单菌落于2mL SD培养基培养28℃,180rpm培养24h,然后吸取20μL菌液于2mL终浓度为0.5×MIC的CDAFP5或氟康唑的新鲜SD培养基中继续以28℃,180rpm培养24h,每隔十代将药物浓度增大两倍,每五代对诱导菌种、对照菌株、原始菌株进行抑菌实验,以MIC数值评估抗性。结果表明,氟康唑处理组的MIC在前15代没有发生变化,在20到50代时MIC变化了2到8倍,而CDAFP5处理组在50代内检测的MIC未发生变化(表3和说明书附图3)。结果表明白色念珠菌对CDAFP5耐药倾向低。
表3抗菌肽CDAFP5抗白色念珠菌耐药(×MIC)
实施例6抗菌肽CDAFP5抗须癣毛癣菌耐药
通过连续传代培养的方法评估抗菌肽CDAFP5对须癣毛癣菌的耐药性产生倾向。首先,在含有0.5×MIC的CDAFP5的SD培养基中培养须癣毛癣菌孢子(1×105CFU/mL)24h,然后离心收集菌丝,并转移到含有0.5×MIC的CDAFP5的SD培养基中培养。在亚抑制浓度(0.5×MIC)的CDAFP5存在下,通过连续传代评估了须癣毛癣菌的耐药性倾向。临床抗真菌药物特比萘芬做对照。结果表明,特比萘芬处理组MIC,在第二代时增加了4倍,到第四代时增加了8倍,而CDAFP5的MIC值到第五代时仍没有变化(表4和说明书附图4)。说明须癣毛癣菌对CDAFP5产生耐药倾向低。
表4抗菌肽CDAFP5抗须癣毛癣菌耐药(×MIC)
实施例6抗真菌肽CDAFP5抗须癣动物实验结果
CDAFP5抗须癣动物实验步骤具体如下:
(1)须癣动物模型的建立和动物实验治疗方案。随机选取1~2月的雌性白豚鼠25只,通过连续三天向每只豚鼠腹腔注射环磷酰胺(100mg/kg)建立免疫受损豚鼠模型。在对豚鼠进行皮肤接种时,用戊巴比妥钠(30mg/100g)对豚鼠进行腹腔注射麻醉,然后轻轻剃掉豚鼠背部毛发,并用75%的酒精清洗干净。然后用无菌砂纸轻轻打磨背部皮肤,形成2cm×2cm的磨痕,将200μL须癣毛癣菌孢子悬浮液(1×108CFU/mL)悬浮于生理盐水中,涂抹在豚鼠(n=20)的背部皮肤上。从第3天开始用药。治疗组每只豚鼠每天两次用无菌吸管头在感染部位局部涂抹CDAFP5溶液200μL。未受感染的对照组豚鼠不接受任何形式的治疗。由于市场上许多治疗皮癣的药物浓度为1%(w/v),本实施例中CDAFP5配成0.1%和1%的PBS溶液。实验动物分别设对照组(5只)、0.1%CDAFP5处理组(5只)、1%CDAFP5处理组(5只)、1%特比萘芬处理组(5只)。
(2)皮损评分。治疗过程中对皮损进行评分。具体评分标准如下:0,无体征或正常;1,皮肤上有少量轻微红斑;2,中度红斑遍布整个部位,部分部位伴有炎症反应或表皮擦伤;3,大面积明显发红、结壳、脱屑、秃斑和溃疡;4,严重红斑,伴有大面积出血。每天计算每组的平均得分,以确定皮损的平均得分。分值越大,皮损越严重。接受不同治疗的豚鼠在治疗第0天、第4天、第7天和第10天的皮损结果见说明书附图5。由图5A可知,治疗第0天,四个感染组之间没有明显差异,皮肤剥落和轻度发红。治疗第4天,阴性对照组和0.1%CDAFP5处理组出现大面积鳞屑性皮肤斑块、脱毛和明显发红,而1%特比萘芬和1%CDAFP5治疗组的鳞屑和脱发极少,这表明出现了早期的治疗作用。治疗第7天,阴性对照组和0.1%CDAFP5治疗组出现大面积脱屑、咖喱状脱发和秃斑,而1%特比萘芬治疗组的豚鼠则基本痊愈,毛发光滑而有活力。相比之下,1%CDAFP5治疗组的豚鼠毛发基本正常,但不如特比萘芬治疗组的毛发理想。治疗第10天,阴性对照组出现大面积出血、皮肤溃烂、红肿等症状。经0.1%CDAFP5处理的组虽然比阴性对照组病情轻,但与治疗第7天相比并无改善,仍有大面积的结痂和鳞屑。此时,1%CDAFP5和1%特比萘芬治疗组已基本痊愈,与阳性对照组相似。图5B皮损评分结果,治疗第0天,四个感染组皮损评分都为1,但到治疗第2天1%CDAFP5和1%特比萘芬治疗组与0.1% CDAFP5和未治疗组的皮损评分已经出现差异,说明药物疗效开始显现。1%CDAFP5治疗组在治疗第9天基本痊愈。治疗第10天,1%特比萘芬和1%CDAFP5的治疗效果相似,平均皮损评分小于1分,而0.1%CDAFP5与未治疗组的皮损评分都呈现上升的趋势,没有表现出疗效。
综上所述,本发明提供的抗菌肽CDAFP5具有广谱抗菌活性,具有杀念珠菌活性、杀抗氟康唑的顽固念珠菌活性、白色念珠菌和须癣毛癣菌对其耐药倾向低,对须癣有治疗作用,有望成为抗体表和粘膜真菌(包括念珠菌和须癣毛癣菌)感染的候选药物,在皮肤粘膜真菌感染方面具有良好的应用前景。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述,但它仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例,人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例,这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (9)
1.一种计算机辅助设计的具有抗念珠菌和须癣毛癣菌活性的抗真菌肽CDAFP5,其特征在于具有以下氨基酸序列:NH2-FLPKLGKAIKRLL-CONH2。
2.根据权利要求1所述的抗真菌肽CDAFP5,其特征在于,所述抗真菌肽CDAFP5的羧基端进行酰胺化修饰。
3.一种抗感染药物,其特征在于包含权利要求1或2所述的抗真菌肽CDAFP5作为有效成分。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述感染为真菌感染。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于所述真菌包含但不限于由以下真菌引起的感染:白色念珠菌(C. albicans)、热带念珠菌(C. tropicalis)、近平滑念珠菌(C. parapsilosis)和须癣毛癣菌(T. mentagrophytes)。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的抗真菌肽CDAFP5,其特征在于,能杀死浮游白色念珠菌和耐氟康唑的顽固型白色念珠菌。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的抗真菌肽CDAFP5,其特征在于,白色念珠菌对其不易产生耐药性。
8.权利要求1或权利要求2所述的抗真菌肽CDAFP5,其特征在于,须癣毛癣菌对其不易产生耐药性。
9. 根据权利要求3所述的抗感染药物,其特征在于,所述抗菌肽CDAFP5对热带念珠菌最小抑菌浓度为1.9 μg/mL,对白色念珠菌和近平滑念珠菌最小抑菌浓度为15.6 μg/mL,对须癣毛癣菌的最小抑菌浓度为64 μg/mL。
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| PB01 | Publication | ||
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