算法辅助下的抗生素搜索产生了强大的新候选药物

发表于 2年以前 | 总阅读数：1106 次

我们人类并不是唯一想要杀死细菌的生物体--大自然已经产生了广泛的抗菌化合物，其中许多被细菌自己用来在与其他细菌的漫长的“地盘战争”中占据上风。

目前的大多数抗生素都来自于这个“武器库”，最初从细菌的培养物中生长出来，后来被合成为更有力的形式。问题是，随着时间的推移，细菌会对这些药物产生耐药性，迫使人们制造新的药物。近几十年来，抗生素耐药菌已成为世界上最紧迫的健康威胁之一。

该研究的通讯作者Sean Brady说：“许多抗生素来自于细菌，但大多数细菌不能在实验室里生长。由此可见，我们可能错过了大多数抗生素。”

为了帮助更快地解析各种可能性，洛克菲勒大学的研究人员使用算法来调查所谓的生物合成基因群。这些是编码一系列蛋白质的基因组--包括一些可能具有抗菌特性的蛋白质--但对于人类来说，它们的数量太多，而且很麻烦，无法进行分类。

Brady说：“细菌是复杂的，我们能对一个基因进行排序并不意味着我们知道细菌会如何开启它来生产蛋白质。有成千上万个未定性的基因簇，而我们只搞清楚了如何激活其中的一小部分。”但是算法可以更快地对这些基因簇进行分类，并挑选出最有希望具有抗菌效果的候选化合物。从那里，人类化学家就可以合成那份短得多的化合物清单，并对它们进行测试。

果然，这个过程产生了一种特别有希望的化合物，该团队将其命名为cilagicin。它起源于一个名为“cil ”的基因组，因为它与其他生产抗生素的基因相似而被选中。

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在实验室测试中，cilagicin能够可靠地杀死细菌，包括对现有抗生素有抗性的几个菌株。重要的是，它没有伤害人类细胞，并且能够治疗活体小鼠的细菌感染。然而，最令人印象深刻的是，它甚至能够杀死研究人员专门设计来抵抗该药物的细菌。

经过仔细检查，研究小组发现了其力量背后的分子秘密。当它攻击细菌时，cilagicin结合了两种分子，称为C55-P和C55-PP，细菌用它们来建造细胞壁。众所周知，现有的抗生素会结合一个分子或另一个分子，但耐药菌仍然可以使用第二个分子来维持细胞壁。通过同时解决这两个问题，cilagicin可能会防止这种抗药性的产生。

尽管这项研究看起来很有希望，但研究小组提醒说，在将其用于人类之前，仍有许多工作要做。研究人员计划优化该化合物，并在动物身上进行更多针对一系列其他细菌的测试。但最令人激动的是，cilagicin可能只是用这种方法发现的许多新抗生素中的第一个。

Brady说：“这项工作是一个最好的例子，说明可以发现隐藏在一个基因簇中的东西。我们认为，我们现在可以用这种策略解开大量的新型天然化合物，我们希望这将提供一个令人兴奋的新候选药物库。”

该研究发表在《科学》杂志上。