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抗生素的危害无处不在,用细菌疗法可以实现养殖业的“清理门户”

来源 2022-01-10 17:08:29 新药推广

多年来,公共卫生专家一直在对人类与细菌共存发出警告:这是一个黑暗的未来,新出现的菌株使曾经强大的抗生素变得毫无用处。联合国最近预测,除非开发出新药,否则耐多药感染将在未来十年内迫使多达 2400 万人陷入极端贫困,到 2050 年每年将导致 1000 万人死亡。


科学家们特别担心在医院中传播的一大群细菌,它们不仅可以躲避青霉素和四环素等重磅药物,甚至可以躲避粘菌素,这种抗生素长期以来一直被用作最后的关键选择。当粘菌素失效时,对于多重耐药菌感染的患者,通常没有有效的抗生素。


现在,洛克菲勒的科学家报告了他们发现的一种化合物,这种化合物有可能战胜粘菌素耐药性。在动物实验中,这种前瞻性抗生素对危险的机会性病原体(如鲍曼不动杆菌)非常有效, 鲍曼不动 杆菌是医疗保健环境中最常见的感染原因。发表在《 自然》杂志上的研究结果可能使开发一类新的抗生素来对抗对其他治疗没有反应的菌株成为可能。



粘菌素长期以来被大量用于畜牧业,最近又被用于临床。过度使用被认为给细菌带来了顽固的进化压力,迫使它们发展出新的特征来生存。一些物种获得了一种名为mcr-1的新基因,该基因可以逃避粘菌素的毒性,使这些细菌对这种药物产生抗药性。


粘菌素耐药性传播得很快,部分原因是 mcr-1 位于质粒上,质粒是一个 DNA 环,它不是大量细菌基因组的一部分,可以轻松地从细胞转移到细胞。它会从一种细菌菌株转移到另一种菌株,或者从一个患者的感染转移到另一个患者的感染。


研究人员想知道是否有天然化合物可以用来对抗耐粘菌素的细菌。在自然界中,细菌不断地争夺资源,开发新的策略来阻止邻近的菌株。事实上,粘菌素本身是由土壤细菌产生以消除竞争者。如果竞争对手通过拾取mcr-1 来抵抗攻击 , 那么第一个微生物可能随后会获得新的突变,从而推出能够杀死mcr-1 细菌的新型粘菌素 。


现在已经开始寻找土壤细菌可能已经进化来对抗它们自身的粘菌素耐药性问题的天然化合物。


研究团队采用了一种创新方法,避开了传统抗生素发现方法的局限性。研究人员没有在实验室中培养细菌并寻找它们产生的化合物,而是在细菌 DNA 中寻找相应的基因。



在筛选超过 10,000 个细菌基因组时,他们发现了 35 组他们预测会产生粘菌素样结构的基因。一组看起来特别有趣,因为它包含的基因与产生粘菌素的基因完全不同,表明它们会产生功能不同的药物版本。


在进一步分析这些基因时,研究人员能够预测这种新分子的结构,他们将其命名为 macolacin。然后他们化学合成了这种前所未见的粘菌素亲戚,产生了一种新化合物,而无需从其天然来源中提取。


在实验室实验中,macolacin 被证明对多种类型的耐粘菌素细菌有效,包括固有耐药性 淋病奈瑟菌, 一种被疾病控制和预防中心列为最高级别威胁的病原体。另一方面,粘菌素似乎对这种细菌完全没有活性。


接下来,科学家在感染了耐多黏菌素E-XDR小鼠中测试新的代理 A. 鲍曼不动杆菌, 另一个最高级别的威胁病原体。接受优化的 macolacin 注射的小鼠在 24 小时内完全清除了感染,而用粘菌素或安慰剂治疗的小鼠在初始感染期间保留了至少相同数量的细菌。


研究结果表明,macolacin 有可能被开发成一种药物,用于对抗一些最令人不安的多重耐药病原体。


在另一项研究中,布雷迪的实验室使用类似的方法来探索不同类别的抗生素,称为甲基萘醌结合抗生素 (MBA)。在最近发表在《 自然微生物学》上 的研究中,研究人员表明,在小鼠中,他们发现的新 MBA 可有效对抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌,这是医疗环境中危险感染的另一个原因。


用于发现 macolacin 的基于进化的基因组挖掘方法也可以应用于其他耐药性问题。原则上,可以在细菌 DNA 中搜索任何已知抗生素的新变体,因为耐药菌株使其无效。


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