科学家揭开青蛙对抗超级细菌的抗菌秘密

青蛙已经繁衍了数亿年，几乎遍布地球的每一个角落，从热带丛林到亚北极森林。在它们的进化过程中，它们已经发展出非凡的防御能力，包括以前未报道的抗生素，以对抗在潮湿环境中茁壮成长的成群细菌。这些化合物的变体可能有一天会保护人类免受耐药病原体的侵害

在《生物技术趋势》的一篇新论文中，宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院（宾夕法尼亚工程学院）生物工程和化学与生物分子工程总统副教授Cesar de la Fuente、佩雷尔曼医学院（PSOM）精神病学和微生物学教授以及艺术与科学学院化学教授描述了合成肽的创造，这是一类抗生素，来源于南亚常见的青蛙分泌物

《自然》的抗生素工具包

这篇论文建立在德拉富恩特实验室之前的工作基础上，该实验室在一系列不太可能的地方发现了新的抗生素：包括猛犸象在内的已灭绝生物的DNA；尼安德特人的DNA；以及人体肠道微生物组

de la Fuente说：“每项研究的动机都是想象进化会刺激抗生素产生的环境。”。“两栖动物生活在微生物非常丰富的环境中。尽管被微生物包围，但它们很少被感染，因此它们必须产生抗菌化合物。”

2012年，中国的研究人员发现，一种19世纪末由比利时博物学家首次描述并以其独特气味命名的蛙类，会分泌一种具有抗菌活性的肽，称为Andersonnin-D1。

然而，这种肽往往会形成团块，增加毒副作用的可能性，降低其抗菌功效，使其不适合临床使用

在这篇新论文中，de la Fuente和他的合著者展示了“结构导向设计”（一个涉及肽化学结构微小变化的过程）如何产生多种抗生素候选物，而没有未修饰肽的缺点

“通过结构引导设计，我们改变了分子的序列，”de la Fuente实验室的研究助理、该论文的合著者Marcelo Torres说，“然后我们看到了这些突变如何影响我们试图改善的功能。”

将肽转化为潜在的疗法

经过两轮结构引导设计后，研究人员测试了合成的肽对一系列细菌的作用。在临床前模型中，研究小组发现，新化合物在靶向有害细菌方面与多粘菌素B等最后手段的抗生素一样有效，而不会影响人类细胞或有益的肠道细菌。

研究人员开发并测试了他们的肽，不仅在单不仅在培养基中，而且在更复杂的细菌群落中，这使他们能够在更现实的微生物环境中测量效果。德拉富恩特说：“这些实验很难建立，因为你需要同时培养不同的细菌。”。“我们必须确定每种细菌的具体比例，以建立一个持续的社区。”

如果额外的临床前测试进展顺利，研究人员将提交肽进行所谓的新药研究（IND），这是申请美国食品和药物管理局批准之前的最后一步，届时药物可以进行临床测试

De la Fuente强调了大自然在医疗创新方面的巨大潜力。他说：“我们很高兴青蛙和大自然能够激发出可以开发成抗生素的新分子。”。“多亏了工程学的力量，我们可以将这些天然分子转化为对人类更有用的东西。”