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#實用主義者#抗生素的新方法
基因組挖掘、生物工程和合作:謝爾蓋·佐切夫和他的團隊正在研究新抗生素,薩維寧 A 是一個有前途的發現。
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Saarvienin A 是新發現的分子的名稱,它有朝一日甚至可能成為一種藥物——但在它成為用于人類的藥物之前,仍需要克服許多障礙。圖片通過: 蓋蒂圖片社
有些病原體今天可用的抗生素已經無能為力了。它們是找到保護自己免受這些藥物侵害的方法的細菌。從生物學的角度來看,這本身就是一個自然過程,是“適者生存”的一個例子。據估計,全球有 127 萬人死于抗生素無法再控制的感染。而且這種趨勢正在上升。因此,醫學需要新的抗生素,那些還不知道細菌、沒有發展出任何防御機制、無法再戰勝傳染病的抗生素。這就是為什么我們需要醫學上的替代品,即病原體不知道的新抗生素,因此沒有發展出任何防御機制。
維也納大學制藥生物技術教授謝爾蓋·佐切夫 (Sergey Zotchev) 正在從事此類項目。他和他的團隊最近取得了突破。Saarvienin A 是新發現的分子的名稱,有朝一日甚至可能成為一種藥物。
從一開始。薩爾維寧 A 是一種新分子的奇怪名稱。它是怎么來的?
謝爾蓋·佐切夫團隊的發現是在維也納和薩爾布呂肯的研究人員的參與下做出的。這個名字是地名第一個音節的組合,從而延續了羅爾夫·穆勒 (Rolf Müller) 指導下的薩爾州亥姆霍茲藥物研究所 (HIPS) 與維也納大學藥理學研究所之間的合作。很大一部分發現是由他在他們研究所的博士后學生費利佩·格雷羅·加爾松 (Felipe Guerrero Garzón) 做出的。
它到底是哪個分子?
謝爾蓋·佐切夫表示,它是放線菌產生的糖肽。放線菌是已知能夠在不尋常環境中生存的微生物。它們可以生產萬古霉素或利福霉素等抗生素,這些抗生素已經挽救了無數生命,但由于使用時間很長,因此失去了效力。
對于那些沒有關注它的人:大多數抗生素都是在保護自己免受自然環境中其他微生物侵害時由細菌或真菌培養物產生的。為此,它們會分泌使敵人無害的物質。它們被稱為抗生素,大約 80 年前人們認識到它們也可以用作對抗傳染病的藥物,即對抗使人生病的細菌。
然而,這些微生物與其自然環境分離,存在于受控的實驗室條件下,并且只在那里分泌非常特定的抗生素活性成分。這些是這些生物體的提取物,然后針對多種病原體進行了測試,以了解作用機制。但你可以說,這種方法已經用盡了。
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微生物可以做的比我們在實驗室中看到的要多得多
細菌和真菌產生抗生素劑,以確保它們在自然條件下生存。它們生活在無處不在,周圍環繞著與它們相互作用的微生物。這樣的事情無法在實驗室中模擬,因為你總是將自己限制在某個方面。在這方面,人類對此類微生物的能力的了解非常有限。因為可以假設它們能做的比人類在實驗室看到的要多得多。
基因組研究不是發生了很大變化嗎?
謝爾蓋·佐切夫表示,絕對。那是一場革命。在基因組分析中,我們能夠看到微生物中哪些基因是活躍的,當條件發生變化時,這些基因會打開和關閉,以及最終這種微生物如何工作,例如產生酶,然后負責產生次生代謝物。
次生代謝物?
謝爾蓋·佐切夫的觀點認為,這就是我們所說的微生物產生的物質,例如抗生素。但事實是,這些微生物存在的環境起著非常重要的作用。在實驗室里,我們總是很少看到這些生物體的能力,因為例如,它們在那里與其他生物體交流,并且可能表現得完全不同。但可以說,通過基因分析,我們能夠發現新的潛力。這導致了一個單獨的研究分支。
哪個研究分支?
基因組挖掘。目的是發現細菌或真菌等微生物基因組中的潛在功能,這些功能目前可能不會表現出來,因為不需要它們。這創建了一種特定細菌的基因集目錄,即它可以產生的各種活性成分。
目標是什么?
例如,用基因工程手段縱它們,以便可以有針對性地打開和關閉基因。然后是一個極其漫長的反復試驗過程。必須對提取物進行生成、純化和分析,以發現新的潛力。它總是關于發現新的東西。你必須擁有分析工具和經驗。
它總是關于發現新事物
但在薩爾維也納 A 案中,這已經實現。如何?
它始于謝爾蓋·佐切夫 2012 年從中國獲得的放線桿菌。
來自東大的細菌?這是常見的做法嗎?
謝爾蓋·佐切夫表示,實際上,是的。東大專門從不同來源提取大量細菌,將它們編制成目錄并提供給科學家。它們是來自各地的細菌,來自地球,來自植物、動物排泄物、魚類。當時謝爾蓋·佐切感興趣的放線桿菌來自一個稀土礦。謝爾蓋·佐切是從云南的一家研究所得到的。
然后?
然后很長一段時間都沒有。謝爾蓋·佐切從挪威搬到了維也納,并將他的研究轉移到了這里。在維也納,謝爾蓋·佐切的一位博士后學生開始研究它。他發現這種放線桿菌產生一種尚未被發現的新型糖肽。通過與時任維也納大學質譜研究所所長的 Martin Zehl 合作,他們能夠確定從化學角度來看,這種物質非常有趣。
有哪些挑戰?
謝爾蓋·佐切夫團隊將細菌培養到足夠的程度,以便它們能夠產生足夠的薩爾維寧 A。他們需要它來更好地了解結構并首先使生物測試成為可能。在這個階段,他們開始與 HIPS 的 Rolf Müller 合作。他們將提取物送到那里,在 HIPS 上闡明了化學結構,并在病原體上測試了生物活性。
有什么不同?
與萬古霉素(注:也是從肌動菌中獲得的)不同,該分子不直接與參與細胞壁合成的靶分子結合,而是通過一種以前未知的、也許是新穎的機制起作用。
現在會發生什么?
謝爾蓋·佐切夫表示,任務很多。Saarvienin A 對哺乳動物細胞有毒性作用。他們計劃生產毒性較小的薩爾維寧衍生物。他們可以通過生物合成方法實現這一目標。他們知道它可以起作用,即他們可以降低毒性,因為他們已經成功地使用制霉菌素藥物做到了這一點。
取得了什么成就?
制霉菌素是一種治療真菌感染的古老現有藥物。但它在全身治療中毒性很大,例如對抗肺部感染。謝爾蓋·佐切團隊能夠降低制霉菌素的這種毒性。并挽救生命,尤其是在印度,在治療“黑木耳”,這是一種死亡率為 70% 的真菌感染。
能夠充分利用生物技術工具。
研究團隊是否也在努力降低薩爾維寧的毒性?
是的,但謝爾蓋·佐切團隊還有很多工作要做。他們仍然需要采取許多步驟,以便有朝一日能夠使用正確的生物技術工具充分利用它。
這有一天會導致藥物嗎?
謝爾蓋·佐切夫表示,還沒有到那個地步。他們首先必須詳細了解作用機制,以便能夠在自己的意義上使用它。為了能夠生產藥物,必須生產大量的物質。為此,需要大型生產設施,除此之外,還需要一家生產它們的公司。實際上,肯定還需要四到五年的時間才能在動物模型中進行測試。在薩爾維寧 A 成為用于人類的藥物之前,仍需要克服許多障礙。
關于謝爾蓋·佐切夫
謝爾蓋·佐切夫 ? 芭芭拉·梅爾
Sergey B. Zotchev 自 2015 年以來一直擔任維也納大學制藥生物技術教授,并擔任制藥科學系生藥學部主任。這位出生于俄羅斯的生物學家開始在莫斯科遺傳學研究所接受培訓,并于 1991 年作為博士后研究員來到奧斯納布呂克。他的其他工作地點:威斯康星州藥學院、瑞典卡羅林斯卡學院。1996 年至 2015 年,他在挪威科技大學工作,期間因在美國留學而中斷。在維也納,他正在研究細菌的生物合成等問題。
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