在北冰洋深处的微生物中发现了有前景的抗生素候选物

抗生素是现代医学的关键：没有抗生素，任何有开放性伤口或需要接受手术的人都会持续面临危险感染的风险。然而，随着越来越多的耐药菌株的进化，我们继续面临全球抗生素危机，而发现全新抗生素的速度要慢得多

但我们有理由抱有希望：目前所有获得许可的抗生素中有70%来自土壤中的放线菌，而地球上大多数环境尚未对其进行勘探

因此，将重点放在其他栖息地的放线菌上是一种有前景的策略，特别是如果这能产生既不能完全杀死细菌也不能阻止细菌生长的新分子，而只能降低它们的“毒力”或致病能力。这是因为在这些条件下，靶向致病菌株很难产生耐药性，而这种抗毒力化合物也不太可能引起不必要的副作用

芬兰赫尔辛基大学教授、《微生物学前沿》一项新研究的通讯作者päivi Tammela博士说：“在这里，我们展示了先进的筛查方法如何从放线菌提取物中鉴定抗毒和抗菌代谢物。”

“我们发现了一种在不影响其生长的情况下抑制肠致病性大肠杆菌（EPEC）毒力的化合物，以及一种在北冰洋放线菌中抑制生长的化合物。”

候选化合物的自动筛选

Tammela及其同事开发了一套新方法，可以同时测试数百种未知化合物的毒力和抗菌作用。他们针对的是一种EPEC菌株，这种菌株会导致五岁以下儿童严重腹泻，有时甚至致命，尤其是在发展中国家

EPEC通过粘附人体肠道细胞引起疾病。一旦它附着在这些细胞上，EPEC就会将所谓的“毒力因子”注射到宿主细胞中，劫持其分子机制，最终杀死它。

测试的化合物来自四种放线菌，这些放线菌是在2020年8月挪威研究船“王储哈康”号探险期间从斯瓦尔巴群岛附近的北冰洋采集的无脊椎动物中分离出来的。然后培养这些细菌，提取它们的细胞，并将其内容物分离成不同的组分。然后在体外测试每个级分，对抗粘附在培养的癌症细胞上的EPEC

研究人员发现了两种具有很强抗毒力或抗菌活性的未知化合物：一种来自红球菌属的未知菌株（称为T091-5），另一种来自科库菌属的一种未知菌株（T160-2）。

2020年8月，从研究船Kronprins Haakon上看到的斯瓦尔巴群岛附近的北冰洋。图片来源：2020年8月，从王储哈康号研究船上看到的斯瓦尔巴群岛附近的Yannik Schneider北冰洋。图片来源：2020年8月，从王储哈康号研究船上看到的斯瓦尔巴群岛附近的Yannik Schneider北冰洋。来源：Yannik Schneider强大的抗毒力作用

这些化合物显示出两种互补的生物活性。首先，通过抑制EPEC细菌形成所谓的“肌动蛋白基座”，这是这种病原体附着在宿主肠道内壁的关键步骤。其次，通过抑制EPEC与宿主细胞表面所谓的Tir受体的结合，这是重新连接其细胞内过程并导致疾病的必要步骤

与T160-2的化合物不同，T091-5的化合物没有减缓EPEC细菌的生长。这意味着T091-5是这两种菌株中最有希望的菌株，因为EPEC最终不太可能对其抗毒力作用产生耐药性

通过先进的分析技术，作者确定T091-5中的活性化合物最有可能是磷脂：一类在细胞代谢中起重要作用的脂肪含磷分子

Tammela说：“下一步是优化化合物生产的培养条件，分离出足够量的每种化合物，以阐明其各自的结构并进一步研究其各自的生物活性。” More information: Bioprospecting of inhibitors of EPEC virulence from metabolites of marine actinobacteria from the Arctic Sea, Frontiers in Microbiology (2024). DOI: 10.3389/fmicb.2024.1432475

Journal information: Frontiers in Microbiology