Cell重要发现:人体就是一个“炼丹炉”
生物通 · 2014/09/15
近日,发表在《细胞》杂志上的一项研究中,加州大学旧金山分校的科学家们发现,我们体内生活的细菌可以生产大量的药用分子,为新药开发提供了异常丰富的资源。


加州大学旧金山分校的科学家们发现,我们体内生活的细菌可以生产大量的药用分子,为新药开发提供了异常丰富的资源。这项研究发表在九月十一日的Cell杂志上。

人体内共生的微生物能够生产天然药物,这些药物对维持人体健康起到了重要的作用,文章的资深作者UCSF助理教授Michael Fischbach说。

“现在市面上的药物都是制药公司生产的,但我们现在知道,人体菌群也能生成同样有效的药物分子,”Fischbach说。

Fischbach介绍到,目前临床上三分之一的药物来自于微生物和植物,包括青霉素等抗生素、化疗药物和降胆固醇的药物。人们不断在土壤和海洋微生物中挖掘新药,却从未意识到我们自己就是一个“炼丹炉”。(延伸阅读:PNAS:挖掘神秘基因簇的药用价值)

人类微生物组计划一直在研究常驻在人体各处的不同菌群,解析微生物多样性和丰度与疾病之间的联系。实际上,这些细菌合成的小分子也很重要,它们控制着细菌和宿主之间的互作,只可惜这类研究还没有跟上进度。

Fischbach等人开发了数据分析软件ClusterFinder,依据土壤和海洋微生物的生物合成基因簇(BGC),系统分析了人类微生物组计划的遗传学数据库。他们在人体不同位置的菌群中,鉴定了3,118个生物合成基因簇。这些基因簇编码的酶,可以合成类似现有药物的分子。

研究显示,在人体菌群的基因组和宏基因组中,广泛存在着编码硫肽类抗生素(thiopeptide)的BGC。研究人员纯化了共生菌Lactobacillus gasseri生产的硫肽,将其命名为lactocillin,并且解析了它的结构。他们发现,lactocillin的结构与一些已经通过临床试验的抗生素很相似,能杀死一些革兰氏阳性致病菌,同时又无损于那些无害的细菌。宏转录组测序数据表明,lactocillin等硫肽BGC的确在体内得到了表达。

这项研究告诉我们,人类微生组中广泛存在着编码小分子的BGC。这些与人类共生的细菌,能在我们体内生产大量类似药物的小分子。

“我们需要了解这些分子是什么,有什么功能,”Fischbach说。“这将为新药开发提供的非常诱人的资源。”此外,人们也可以在此基础上,从分子水平研究微生物组对人体的影响。

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