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MIT开发新型“抗菌肽”,不仅解决抗生素耐药性,还能抑制败血症

2016/11/08 来源:生物探索
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导读
预计到2050年,在没有新的药物开发下,因感染抗生素耐药的细菌,将造成每年至少1000万人的死亡。好消息是:近日,麻省理工学院(MIT)的研究者开发出一种新型的抗菌肽,可以破坏多种类型的细菌,包括一些抗生素耐药的细菌。

近日,美国CDC报道了一种叫“耳道假丝酵母菌”的新型“超级病菌”,已造成至少13人感染,其中4人死亡。据悉,耳道假丝酵母菌可造成严重、甚至致命的真菌感染,通常对抗真菌药物具有耐药性。

英国抗生素耐药性委员会预计到2050年,在没有新的药物开发下,因感染抗生素耐药的细菌,将造成每年至少1000万人的死亡。

好消息是:近日,麻省理工学院(MIT)的研究者开发出一种新型的抗菌肽,可以破坏多种类型的细菌,包括一些抗生素耐药的细菌。

抗生素耐药或将造成每年千万人的死亡

在过去的几十年里,许多细菌已经对现有的抗生素产生了耐药性,而且鲜有新的药物出现。

英国抗生素耐药性委员会最近的一项研究估计:到2050年,在没有新的药物开发下,因感染抗生素耐药的细菌,将造成每年至少1000万人的死亡。

为了帮助重建对抗感染性疾病的武器库,许多科学家转向被称为“抗菌肽”的天然蛋白质,它不仅可以杀死细菌,还包括其他微生物,如病毒和真菌。

一种抗菌肽可破坏耐药性细菌

近日,由麻省理工学院(MIT)、巴西利亚大学(University of Brasilia)和英属哥伦比亚大学(University of British Columbia)的研究人员组成的团队,成功设计了一种可以破坏多种类型细菌(包括一些抗生素耐药的细菌)的抗菌肽。

MIT博士后Cesar de la Fuente表示,他们的主要目标是提供一种解决抗生素耐药性的方案,这种新设计的抗菌肽为细菌的抗生素耐药提供了一种替代疗法。他还补充道,因感染耐药性的细菌致死患者的数量,比社会上任何一种致死因素(包括癌症)都要多。因此这项发现的社会意义是令人兴奋的。

在自然基础上不断改造的抗菌肽

抗菌肽是由所有生物作为其免疫防御的一部分而产生的,能够以几种不同的方式杀死微生物。首先,它们在入侵者的细胞膜上戳破洞。一旦进入,就会破坏几个细胞的靶标,包括DNA、RNA和蛋白质。

这些肽除了分离传统抗生素,还有另一个关键的能力,即利用宿主的免疫系统,召唤白细胞进一步杀死入侵微生物。

科学家们通过多年的研究,试图将这些肽作为抗生素的替代品,因为细菌对现有的药物产生耐药性。

天然存在的肽由20种不同的氨基酸组成,因此它们的序列组合有多种可能。

De la Fuente表示,你可以定制自己的序列,调整它们的特异功能。目前的计算机已经有能力来生成新的疗法,使其应用于临床并对社会产生影响。

在这项研究中,研究人员开始用天然抗菌肽叫做“clavanin-A”,后者是从海洋动物tunicate中分离,该肽的天然形式可以杀死许多类型的细菌,但研究人员决定通过改造使其更有效。

clavanin-A有一个使其能够通过细菌细胞膜的带正电荷区域,以及一个产生易位到膜的相互作用的疏水性拉伸区域。研究人员决定添加一个由五个氨基酸组成的序列,使肽更疏水,进而提高他们的杀伤能力。

这个新改造的肽,被命名为clavanin MO,其在抗菌方面效果卓著。在小鼠试验中,研究人员发现clavanin MO可以杀死对大部分对抗生素有抵抗作用的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌株。

并没有参与这项研究的马德里生物技术国家中心研究主任Victor de Lorenzo点评道,利用新设计的分子,受感染的动物可以从传统无法拯救(致死)的抗生素疗法中获益。无论该项研究能否短期内在医院使用,但这种利用自然活性设计的免疫处理系统,为解决抗菌素耐药性问题开辟了新的途径。

抗菌肽的另一个优点:抑制败血症

这些肽的另一个主要优点是,他们不仅招募免疫细胞对抗感染,还能抑制过度的炎症反应,包括能危及生命的败血症。

在de la Fuente 看来,新合成的肽不仅能杀死敏感和耐药的微生物,同时可以作为一种抗炎介质和增强免疫保护的介质。

研究人员还发现,这些肽可以破坏某些生物膜(细菌细胞的薄层),或可用于治疗由生物膜引起的感染,如影响囊性纤维化患者肺部的铜绿假单胞菌感染等。

此外,这些肽还可制成抗菌涂料导管,用于因感染金黄色葡萄球菌或其他细菌引起的皮肤病的软膏。

备注:De la Fuente是这项新研究的通讯作者,巴西利亚大学的博士后Osmar Silva和英属哥伦比亚大学的博士后Evan Haney是文章的主要作者,以及MIT电气工程与计算机科学与生物工程副教授Timothy Lu也是这项研究的作者。

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