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Nature子刊解决科研难题 从微生物组中挖出真正的“金矿”

2016.11.17

  我们今天使用的绝大多数抗生素都是以细菌生产的天然分子为基础。随着抗生素抗性问题的日益突出,人们亟需寻找更多新的抗生素。然而,让细菌生产新抗生素并不容易,绝大多数细菌并不能在实验室里生长,生产抗生素分子的基因大多也不会启动。

  Rockefeller大学的研究人员找到了解决这些问题的方法。他们在细菌基因组中鉴定生产抗菌化合物的基因,然后自己合成这些化合物。不需要培养细菌就可以发现新的潜在抗生素。

  Sean Brady及其同事用特殊软件在公开数据库中扫描人体共生菌的基因组,搜索可能生产抗生素的基因簇,并预测其产物的化学结构。他们一共鉴定了57个潜在的基因簇,最终通过多肽固相合成法制造了25个不同的化合物。他们对这些化合物的抗菌效果进行测试,成功确定了两个亲缘关系很近的抗生素,humimycin A和humimycin B。这两种抗生素都是在红球菌(Rhodococcus)中发现的,这种细菌在实验室培养的时候从未生产过类似物质。

  研究显示,humimycins对葡萄球菌和链球菌特别有效。这种抗生素可以抑制建立细胞壁的酶,干扰细胞壁的建立通路,由此杀死致病菌。常用抗生素β-内酰胺的作用模式与此类似,但细菌常常会对这类药物产生抵抗。研究人员指出,humimycin A可以让耐药菌对β-内酰胺重新敏感。

  2014年加州大学旧金山分校的科学家们在Cell杂志上发表文章指出,我们体内生活的细菌可以生产大量的药用分子,为新药开发提供了异常丰富的资源。目前临床上三分之一的药物来自于微生物和植物,包括青霉素等抗生素、化疗药物和降胆固醇的药物。人们不断在土壤和海洋微生物中挖掘新药,却从未意识到我们自己就是一个“炼丹炉”。(更多详细信息参见:Cell重要发现:人体就是一个“炼丹炉”)

  近年来,抗生素滥用现象使耐药菌日渐增多,这已经成为了一个全球性的公共健康问题。如今任何新抗生素都是受欢迎的,因为有效的抗生素越来越少了。Nature杂志发表的一项研究显示,人类鼻子里的共生菌能够生产天然抗生素,杀死令人头疼的致命耐药菌。(更多详细信息参见:Nature:利用人体来“炼丹”)

  去年,军事医学科学院解放军疾病预防控制所的宋宏彬等人在本期Science杂志上发表文章,介绍了我国抗生素使用的现状以及抗生物滥用所产生的影响,为人们提前敲响了警钟。虽然目前这一危机还处于早期阶段,但亟需人们采取有效措施加以控制。控制抗生素污染的源头很重要,比如说可以禁止畜牧业中的非治疗性抗生素使用,以及任意排放含有抗生素的污水。

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