抗击抗生素耐药性的秘诀就在我们脚下

Soil is the home to an array of microorganisms, some of which could help in the fight against antibiotic resistance.Image: REUTERS/Sigit Pamungkas
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研究人员发现了一类名为malacidins的新型强效抗生素,他们希望它能有效对抗多重耐药细菌。

为了发现具有药物潜力的细菌分子,研究人员对纽约市公园中2000多份土壤样本内微生物的基因进行了测序。

据报道,相关研究发表于Nature Microbiology,在实验室和动物试验中,malacidins清除了许多感染,包括一些对传统抗生素具有耐药性的感染。此外,在长期实验室实验中,暴露于malacidins的感染性细菌并未对这些新型抗生素产生耐药性。

洛克菲勒大学“基因编码小分子实验室”负责人Sean F. Brady表示,malacidins要进入人体临床试验阶段,还需要数年的额外研究。

不过,这一发现有朝一日可能有助于应对日益逼近的公共卫生危机,因为现有抗生素对引发危险感染的微生物正日益失去效力。

与其他主要死因相比,归因于抗菌素耐药性(AMR)的死亡人数。Image: 《抗菌素耐药性审查报告》

土壤是微生物学家探索的丰富环境。它所含的微生物种类之繁多令人惊叹,甚至比人体微生物组更加多样——每一克土壤中可能含有数千种细菌。

但这些细菌中的绝大多数无法适应实验室培养,因此一直无法用于科学开发。

Brady团队解决了这一难题,他们率先开发出一种技术,可直接从土壤中的微生物DNA识别潜在的候选药物化合物,而无需从微生物本身提取这些化合物。该方法无需培养,而是依赖DNA测序和计算分析等高科技工具。

新策略存在的一个问题是,土壤中的DNA含量过多,研究人员无法完整分析。

“无论你现在拥有何种测序能力,仍不足以对单个土壤样本中的全部DNA进行测序,更不用说地球上存在的数百万乃至数万亿种环境了,”Brady说,“我们必须想出更具创造性的方法来筛选所有这些遗传信息。”

他们的解决方案是,在DNA中筛选与已知药物编码基因相似的基因——在本研究中,即一类相对较新的抗生素,它仅在钙存在时才起作用。这些药物还有一个额外优势,即不易促使感染性细菌产生耐药性。

科学家发现的其中一段序列经证实编码malacidin分子。这些化合物的物理结构及其作用方式,均与其他钙结合类药物不同。

“它们是全新的分子,”Brady表示,“此前从未有人见过。”尽管如此,malacidins在自然界中却十分常见——研究人员在他们检测的十份土壤样本中,就有一份含有这种物质。

研究人员目前正在研究这种新发现的malacidin分子的变体,以探究另一种类似物是否可能具有更好的杀菌效果。

此外,研究人员正在加紧寻找新型抗生素。如果无法研发出新疗法,预计到2050年,全球因无法治疗的感染而导致的死亡人数将增加十倍以上。Brady表示,持续的研究工作有助于扭转这一趋势。

“在关于抗生素未来的悲观预测中,有希望重新回到这个极其高产的“资源库”,看看我们能否找到又一批真正有益的抗生素。”

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