經(jīng)過改造的蛙源肽可能成為強大的新抗生素，在早期測試中對抗耐藥細菌顯示出強勁的效果。青蛙已經(jīng)繁衍生息了數(shù)億年，適應(yīng)了從熱帶雨林到亞北極林地的各種環(huán)境。在進化過程中，它們已經(jīng)形成了一系列強大的防御機制，可以抵御潮濕棲息地中滋生的多種細菌，包括之前未報道過的抗生素化合物。這些天然抗生素的變體有朝一日可以幫助人類抵御耐藥性病原體的侵害。
青蛙體內(nèi)抗生素的藝術(shù)表現(xiàn)。圖片來源：Jianing “Jenny” Bai
在《生物技術(shù)趨勢》（Cell Press）的一篇新論文中，賓夕法尼亞大學工程與應(yīng)用科學學院（Penn Engineering）生物工程、化學與生物分子工程副教授、佩雷爾曼醫(yī)學院（PSOM）精神病學和微生物學副教授、藝術(shù)與科學學院化學副教授塞薩爾·德拉富恩特 Cesar de la Fuente 描述了從南亞常見的一種青蛙的分泌物中提取合成肽（一類抗生素）的過程。
這篇論文以德拉富恩特實驗室先前的研究為基礎(chǔ)，該實驗室曾在一系列意想不到的地方發(fā)現(xiàn)了新型抗生素：包括猛犸象在內(nèi)的已滅絕生物的DNA ；尼安德特人的 DNA；以及人類腸道微生物群。
“每項研究的動機都是想象進化會刺激抗生素產(chǎn)生的環(huán)境”，de la Fuente 說?！皟蓷珓游锷钤谖⑸镓S富的環(huán)境中。盡管周圍都是微生物，但它們很少受到感染，因此它們必須產(chǎn)生抗菌化合物?！?/p>
de la Fuente 的實驗室在青蛙分泌物中發(fā)現(xiàn)了一種新型抗生素。圖片來源：凱文·蒙科
2012年，中國研究人員發(fā)現(xiàn)，安德森青蛙（Odorrana andersonii）能分泌一種具有抗菌活性的肽，被命名為安德森寧-D1。安德森青蛙是一種青蛙，由一位比利時博物學家于19世紀末首次描述，因其獨特的氣味而得名。
然而，這種肽容易結(jié)塊，增加了產(chǎn)生毒副作用的可能性，并降低了其抗菌功效，因此不適合臨床使用。
在新論文中，de la Fuente 和他的合著者展示了如何通過“結(jié)構(gòu)引導設(shè)計”（一種對肽的化學結(jié)構(gòu)進行微小改變的過程）產(chǎn)生多種抗生素候選物，而沒有未修飾肽的缺點。
“通過結(jié)構(gòu)引導設(shè)計，我們可以改變分子的序列，”de la Fuente 實驗室的研究員兼論文合著者 Marcelo Torres 說，“然后我們就能知道這些突變?nèi)绾斡绊懳覀冊噲D改進的功能。”
經(jīng)過兩輪結(jié)構(gòu)引導設(shè)計后，研究人員隨后測試了合成肽對一系列細菌的作用。在臨床前模型中，研究小組發(fā)現(xiàn)，新化合物在針對有害細菌方面與多粘菌素 B 等最后一線抗生素一樣有效，而不會影響人體細胞或有益腸道細菌。
研究人員不僅在單一培養(yǎng)物中開發(fā)和測試了他們的肽，還在更復雜的細菌群落中測試了它們，這使得他們能夠在更真實的微生物環(huán)境中測量其效果?！斑@些實驗很難進行，因為你需要同時培養(yǎng)不同的細菌，”de la Fuente 說?！拔覀儽仨毚_定每種細菌的具體比例，才能形成一個持續(xù)的群落。”
如果額外的臨床前測試進展順利，研究人員將提交這些肽進行所謂的新藥臨床試驗（IND）研究，這是向美國食品和藥物管理局申請批準之前的最后一步，此時這些藥物可以進行臨床試驗。
de la Fuente 強調(diào)了大自然在醫(yī)學創(chuàng)新方面的巨大潛力。“我們很高興青蛙——以及大自然——能夠啟發(fā)出可以開發(fā)成抗生素的新分子，”他說?！暗靡嬗诠こ痰牧α浚覀兛梢岳眠@些天然分子，將它們變成對人類更有用的東西?！?/p>
編譯自/ScitechDaily
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