編輯推薦：越來越多的住院患者逃避目前的抗生素感染，包括粘菌素。研究人員發現了一種新的粘菌素變體，可能會使我們戰勝這些病原體。
在從土壤中提取的細菌DNA中，研究人員發現了一種與抗生素粘菌素有關的化合物。資料來源：洛克菲勒大學
多年來，公共衛生專家一直在敲響人類與細菌共存的危險警鐘，指出曾經無比強大的抗生素可能將變得無用。聯合國最近預測，除非誕生新藥，否則多重耐藥感染將在未來10年迫使2400萬人陷入極端貧困，到2050年後，每年造成1000萬人死亡。
最近，發表在《自然》雜誌，洛克菲勒的科學家報告了他們發現的一種化合物，這種化合物可能戰勝抵抗粘菌素的能力。
粘菌素（colistin），一種長期以來被視為抗生素最後的選擇。當粘菌素失效時，對於多重耐藥感染的患者通常就沒有有效的抗生素可用了。
粘菌素長期以來大量用於畜牧業，最近用於臨床。這種過度使用被認為給細菌帶來了巨大的進化壓力，迫使它們進化出新的特徵來生存。結果，一些物種獲得了一種叫做 mcr-1 這避免了粘菌素的毒性，使這些細菌對該藥物產生耐藥性。
粘菌素耐藥性傳播迅速，部分原因是mcr-1 位於質粒上，這是一個DNA環，不屬於細菌基因組的一部分，可以轉移 容易地 從一個細胞到另一個細胞。
Sean F. Brady實驗室的博士後Zongqiang Wang和他的同事想知道是否有天然化合物可以用來對抗抗粘菌素的細菌。在自然界中，細菌不斷地爭奪資源，開發新的策略來阻止鄰近的菌株。事實上，粘菌素本身是由一種土壤細菌產生的，用來消滅競爭對手。如果競爭對手透過拾取mcr-1來抵抗攻擊，那麼開始的微生物可能隨後出現新突變，發射一個新版本的粘菌素來殺死mcr-1細菌。
科學家開始尋找哪些土壤細菌可能進化出天然的對抗它們自己的粘菌素耐藥性的化合物。
像粘菌素，但更出色
團隊採用了一種創新的方法，避開了傳統抗生素髮現方法的侷限性。研究人員沒有在實驗室中培養細菌，也沒有在實驗室中尋找它們產生的化合物，而是在細菌DNA中尋找相應的基因。
他們篩選了超過10000個細菌基因組，發現了35組他們預測會產生粘菌素樣結構的基因。其中一組看起來特別有趣，因為它包含了與產生粘菌素的基因完全不同的基因，這表明它們將產生一種功能不同的藥物。
透過進一步分析這些基因，研究人員能夠預測這種新分子的結構，他們將其命名為 macolacin。然後，他們用化學方法合成了這種以前從未見過的粘菌素的親緣關係，產生了一種新的化合物，而不需要從天然來源提取它。
在實驗室實驗中，macolacin被證明對幾種型別的粘菌素耐藥細菌有效，包括耐藥淋病奈瑟菌， 一種被疾病控制和預防中心列為最高級別威脅的病原體。 另一方面，粘菌素似乎對這種細菌完全不起作用。
接下來，科學家們測試了 被另一個最高級別的威脅病原體，抗粘菌素的XDR A. baumannii感染的小鼠。注射最佳化過的macolacin的小鼠在24小時內完全清除了感染，而注射 粘菌素或安慰劑的小鼠，最好的情況僅僅是維持了最初注射的細菌量。
“我們的發現表明macolacin有可能發展成為一種藥物，用於對付一些最令人不安的多重耐藥病原體，”Brady說。
在另一項研究中，Brady的實驗室使用類似的方法探索了一種不同類別的抗生素，稱為甲萘醌結合抗生素（MBA）。在最近發表在《Nature Microbiology》上的研究中，研究人員表明，在小鼠身上，他們發現的新MBA對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌有效，而耐甲氧西林金黃色葡萄球菌是醫療環境中另一種導致危險感染的原因。
Wang補充說，用於發現macolacin的基於進化的基因組挖掘方法也可以應用於其他耐藥性問題，“原則上，你可以在細菌DNA中尋找任何已知抗生素的新變種，這些抗生素都能因耐藥菌株而失效。”
來源：Nature
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