Nature:杀死超级细菌,我们离最终武器又近了一步

日前,来自布朗大学(Brown University)的科学家团队宣布通过计算机模拟和实验室实验发现了一类新的抗生素,有望对抗对传统抗生素产生耐药性的“超级细菌”。这一研究发表在权威期刊《自然》上。

世界卫生组织(WHO)曾预测:到 2050 年,超级细菌将超过癌症成为全球头号杀手。它不仅影响住院患者、重病人和老年人,还会影响到每个人。细菌只需要 2 年时间就能发展出对抗生素的耐药性,但开发新型抗生素并应用到实践中,则需要 10-15 年甚至更久。耐药性葡萄球菌会给人们带来致命性的打击,它们几乎无所不在,从周围环境到我们的皮肤,而且具有致命的毒性,会引起严重的血液、骨骼和器官感染。因此,开发能够对抗超级细菌的新型抗生素迫在眉睫。

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▲Eleftherios Mylonakis 博士(图片来源:布朗大学官方网站)

这项研究由布朗大学沃伦•阿尔伯特医学院(Warren Alpert Medical School)传染病学教授兼罗德岛医院(Rhode Island Hospital)和米里亚姆医院(Miriam Hospital)传染病科负责人 Eleftherios Mylonakis 博士领导,该团队利用创新方法从 82000 种合成化合物中筛选那些可作为有效抗生素但对人体无毒的化合物。最终,他们发现了 85 种化合物,可以降低耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)杀死实验室蛔虫的能力,MRSA 是一种能抵抗多种抗生素的葡萄球菌。其中,有两种合成维甲酸(retinoids)被选为进行深入研究的候选化合物。维甲酸与维生素 A 有化学相关性,可以用于治疗多种健康问题,包括痤疮和癌症。

这些维甲酸之所以能对超级细菌产生威胁,是因为它们会损害细菌细胞膜,并能杀死对现有抗生素疗法不敏感的耐药休眠细胞,这类细胞被叫做 MRSA persister 细胞。维甲酸使细胞膜更具可渗透性的能力,也是它们与现有抗生素庆大霉素可以协同作用的原因。

不过,人类细胞也具有膜,如何能保证这种分子在削弱细菌细胞膜的时候不伤害人体呢?来自该研究小组成员——埃默里大学(Emory University)的化学家找到了一种调整分子的方法,使它能选择性地靶向细菌,从而在保持维甲酸具有最大抗 MRSA 效力的同时,将对人体的毒性降至最低。

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▲华人教授 Huajian Gao 博士(图片来源:布朗大学官方网站)

值得一提的是,负责该研究计算机建模的科学家是来自布朗工程学院的华人教授 Huajian Gao 博士。强大的计算机模拟演示了筛选化合物与细菌膜之间的分子相互作用,并确定其渗透和潜入膜内的能量障碍。Gao 博士说:“这是一个非常令人兴奋的多学科项目。”

“我们(对结果)非常乐观,”Mylonakis 博士表示:“但是距离临床试验还有几年的时间。”

我们期待随着团队对这类维甲酸的进一步开发和优化,一类针对目前难以治疗的革兰氏阳性细菌感染的新型抗生素将很快诞生。

参考资料:

[1] Researchers identify new class of antibiotics with potential to fight ‘superbugs’

[2] A new class of synthetic retinoid antibiotics effective against bacterial persisters