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威斯康星大学麦迪逊分校的科学家通过梳理海洋中的抗菌素,发现了一种新型的抗真菌化合物,该化合物可以有效地靶向致命的多药耐药菌株,而不会对小鼠产生毒副作用。
这种新分子是在佛罗里达群岛海鞘中的微生物组中发现的,这是从未被充分研究的生态系统中识别新型抗菌剂的努力的一部分。科学家将抗真菌的turbinmicin命名为Ecteinascidia turbinate,它是从分离出的海鞘喷出的。
致病真菌继续对少数可用来阻止它们的药物产生抗药性。结果,越来越多的人死于以前可以治疗的疾病,例如念珠菌病或曲霉病,这些疾病是由常见的真菌引起的,有时会变得致命。鉴定诸如turbinmicin之类的化合物是开发新的有效药物的关键。然而,尽管turbinmicin是一种有前途的药物候选者,但在新药问世之前,必须对该分子进行额外的研究并进行广泛的临床前研究。
威斯康星大学麦迪逊分校的化学家,生物学家和医师合作,于11月19日在《科学》杂志上发表了他们的发现。turbinmicin的发现是该小组五年来最有形的成果,该小组获得了国立卫生研究院(National Institutes of Health)3000万美元的拨款,用于从生活在被忽视环境中的细菌中收集有用的新抗菌药物。
现有的大多数抗菌药物均从土壤中的细菌中分离出来。随着科学家继续探索这些细菌中是否存在新药物,他们经常一遍又一遍地发现相同的分子。
密西根大学麦迪逊分校药理学教授蒂姆·布尼(Tim Bugni)说:“特别是细菌是分子的丰富来源。但是,许多陆地生态系统已经大量开采药物。” “海洋环境中存在着巨大的细菌多样性,根本没有对其进行过任何调查。”
为了纠正这种疏忽,Bugni与威斯康星大学医学院和公共卫生学院传染病教授David Andes,威斯康星大学麦迪逊分校细菌学教授Cameron Currie及其同事合作,寻找了被忽视的生态系统。具体来说,他们试图从海洋动物中发现新型细菌,然后筛选它们以寻找新型的抗菌化合物。
为了鉴定turbinmicin,研究团队首先在2012年至2016年间从佛罗里达群岛收集了海洋中的无脊椎动物。他们从这些动物中鉴定并生长了近1500株放线菌,这是产生许多临床抗生素的同一类细菌。他们使用一种筛选方法对174个菌株进行了优先排序,以测试其对耐药念珠菌的抵抗力,这种念珠菌是一种日益突出和危险的致病真菌。Turbinmicin的功效突出。
布格尼说:“尤其是澳洲臭鼬实在令人讨厌。” 系统性念珠菌感染患者中近一半死亡。“我们在本文中针对的假丝酵母菌株对现有的所有三类抗真菌药均具有抗性。
研究人员针对从患者身上分离出的39种真菌对纯净的Turbinmicin进行了测试。这些菌株既代表了不同的物种,又囊括了真菌对现有药物产生抗药性的所有已知方式。在实验室实验中,Turbinmicin几乎停止或杀死了所有低浓度的真菌菌株,表明有很强的作用。
在感染金黄色葡萄球菌和烟曲霉的耐药菌株的小鼠中进行的类似实验也证明了turbinmicin具有抵抗耐药真菌的能力。由于真菌和动物密切相关,因此具有相似的细胞机制,因此抗真菌剂也可证明对动物有毒。然而,即使在比最小剂量高1000倍的浓度下,turbinmicin也不会对小鼠产生毒性副作用。对于一个平均体重的成年人,有效剂量将达到几十毫克,比许多其他抗生素要少。
根据UW-Madison遗传学教授Anjon Audhya领导的酵母实验,turbinmicin似乎针对真菌的细胞包装和组织系统。Turbinmicin阻断蛋白Sec14p的作用,最终结果是像念珠菌这样的酵母无法发芽繁殖。当暴露于turbinmicin时,其他种类的真菌可能很难穿梭周围的细胞生长。
研究人员已经为Turbinmicin申请了专利,现在已经将注意力转移到通过对该分子的结构进行小的改变以提高其作为药物的有效性的方式来改进该分子。turbinmicin的发现也为合作探索新生态系统和筛选成千上万的候选物以鉴定出新的有效抗菌剂候选物提供了概念证明。
布格尼说:“现在,我们有了工具,可以对候选者进行分类,寻找有希望的菌株并产生用于动物研究的分子。” “这是针对多重耐药性的关键:您需要独特的分子。”
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