普林斯顿研究团队发现的“毒箭”分子可从内部“粉碎”超级细菌

人类如何应对抗生素耐药性细菌的惊人增长是一个紧迫的问题,一些专家预测,如果我们不开发新的武器来消除这一威胁,到2050年,这些超级细菌每年可能会造成数百万人死亡。普林斯顿大学的一个研究小组提出了一种新的解决方案,其形式是一种首创的化合物,其工作原理就像一支“毒箭”,能穿透细菌的保护层,撕开细菌的内部,所有这些都不会屈服于抗生素耐药性的“常规陷阱”。

普林斯顿研究团队发现的“毒箭”分子可从内部“粉碎”超级细菌

这个分子的名字叫SCH-7979797,通过多年的研究,团队利用一系列经典的尖端成像和检测技术,才发现了它的独特能力。通过这些实验,研究人员发现,该分子具有双管齐下的作用,其还可以被当成一支“毒箭”来消灭细菌。

该论文第一作者、分子生物学家Benjamin Bratton表示:“要想让毒药射入,箭要足够锋利,但毒药也要靠自己去消灭细菌。”

SCH-7979797填补了抗生素研究中的一个重要空白,该研究试图克服危害人类健康的两种类型的细菌感染,即被称为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。革兰氏阴性菌的特点是有一层坚固的保护层,可以击退大多数抗生素,自从有一类新的革兰氏阴性杀伤性药物进入市场以来,已经过去了近30年。

“不可否认的是,抗生素研究在几十年的时间里停滞不前,”斯坦福大学生物工程教授KC Huang说,他不是研究团队的一员。“难得发现一个科学领域的研究如此深入,却又如此需要注入新的活力。”

普林斯顿研究小组发现,SCH-7979797不仅能够刺破革兰氏阴性菌的保护层,然后撕开其细胞内的叶酸,而叶酸是它赖以生存的。到目前为止还算不错,但研究小组知道,细菌可以通过繁衍出新的一代,进化出对SCH-7979797的狡猾技术的抵抗力,很快就能占据上风。

因此,研究人员通过大量的实验和方法来探索这种潜在的抗性,其中包括一种被称为 “串联传递”的实验,即让细菌一次又一次地暴露在药物中。这些实验涉及的细菌种类都是已知的快速产生耐药性的细菌,如大肠杆菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和淋球菌等,这些细菌提供了数百万个机会来发展对SCH-79797的耐药性。尽管如此,该团队还是发现该分子是“不可抗拒的”。

“这真的颇具希望,这就是我们把这种化合物的衍生物称为’Irresistin’的原因,”论文的资深作者、普林斯顿大学的Zemer Gitai说。

当最初的SCH-7979797给他们提出了一个重大问题时,该团队被打动去开发这些衍生物。虽然它杀灭细菌细胞的效果很好,但它对人体细胞有类似的作用力,如果给人施药,可能会被证明是致命的。该团队用一种名为Irresistin-16的衍生物解决了这一问题,它说它对细菌的杀伤力比对人体细胞的杀伤力强近1000倍。科学家们能够用它来治疗感染了淋球菌的小鼠。

人们希望Irresistin-16本身不仅可以为对抗超级细菌提供一种新的武器,还可以为一类新的药物提供基础,以新颖的方式杀死它们。

“这是第一个可以针对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌而不产生耐药性的抗生素。” Gitai表示。“从‘为什么有用’的角度来看,这才是关键。但是,作为科学家,我们最兴奋的是我们发现了一些关于这种抗生素的工作原理–通过一个分子内的两种不同机制进行攻击–我们希望这种抗生素可以通用,从而在未来开发出更好的抗生素–以及新型抗生素。”

这项研究发表在《细胞》杂志上。

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