2020 年 8 月，从研究船 Kronprins Haakon 号上俯瞰斯瓦尔巴群岛附近的北冰洋。图片来源：Yannik Schneider
北极的发现表明，潜在的抗毒力抗生素可能有助于克服细菌耐药性。
抗生素对现代医疗保健至关重要；如果没有抗生素，任何有开放性伤口或接受手术的人都会面临持续的危险感染风险。然而，新型耐药菌株的快速进化速度远远超过了新型抗生素的发现速度，导致了当今全球抗生素耐药性危机。
目前，70% 的已获许可抗生素均来自土壤中的放线菌，而地球上的大多数环境尚未开发出此类抗生素。因此，将研究重点放在其他栖息地的放线菌上是一种很有前途的策略——尤其是如果能够产生既不会直接杀死细菌也不会阻止细菌生长，而只会降低细菌“毒性”或致病能力的新分子。这是因为目标致病菌株在这些条件下很难产生耐药性，而此类抗毒性化合物也不太可能引起不良副作用。
2020 年 8 月，从 Kronprins Haakon 研究船拍摄的斯瓦尔巴群岛附近的北冰洋。图片来源：Teppo Rämä
创新筛查方法“我们在这里展示了如何通过先进的筛选试验从放线菌提取物中识别抗毒力和抗菌代谢物。”芬兰赫尔辛基大学教授、《微生物学前沿》新研究的通讯作者 Päivi Tammela 博士说：“我们在北冰洋的放线菌中发现了一种可以抑制肠致病性大肠杆菌(EPEC) 毒力而不影响其生长的化合物，以及一种生长抑制化合物。”
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抗毒力和抗菌作用。他们针对的是一种 EPEC 菌株，这种菌株会导致 5 岁以下儿童（尤其是发展中国家的儿童）出现严重（有时甚至是致命的）腹泻。EPEC 通过粘附在人体肠道细胞上而引起疾病。一旦它粘附到这些细胞上，EPEC 就会将所谓的“毒力因子”注入宿主细胞，劫持其分子机制，最终杀死它。
2020 年 8 月，从研究船 Kronprins Haakon 上俯瞰斯瓦尔巴群岛附近的北冰洋。图片来源：Yannik Schneider
北冰洋的发现测试的化合物来自四种放线菌，这些放线菌是从 2020 年 8 月挪威科考船“Kronprins Haakon”号在斯瓦尔巴群岛附近的北冰洋采集的无脊椎动物样本中分离出来的。然后对这些细菌进行培养，提取其细胞，并将其内容物分离成各个部分。然后对每个部分进行体外测试，以对抗粘附在培养的结肠直肠癌细胞上的 EPEC。
研究人员发现了两种具有强抗毒力或抗菌活性的未知化合物：一种来自红球菌属的一种未知菌株（称为 T091-5），另一种来自库克菌属的一种未知菌株（T160-2） 。
2020 年 8 月，从研究船 Kronprins Haakon 上俯瞰斯瓦尔巴群岛附近的北冰洋。图片来源：Yannik Schneider
抗毒化合物的影响和潜力这些化合物表现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上的关键步骤。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引起疾病的必要步骤。
与 T160-2 中的化合物不同，T091-5 中的化合物没有减缓 EPEC 细菌的生长。这意味着 T091-5 是两者中最有希望的菌株，因为 EPEC 不太可能最终对其抗毒力产生抗药性。
研究船 Kronprins Haakon，2020 年 8 月。图片来源：Yannik Schneider
抗生素研究的未来方向利用先进的分析技术，作者确定 T091-5 中的活性化合物很可能是磷脂：一类在细胞代谢中发挥重要作用的含磷脂肪分子。
“接下来的步骤是优化化合物生产的培养条件，并分离足够量的每种化合物，以阐明它们各自的结构并进一步研究它们各自的生物活性。”Tammela 强调。
参考文献：Tuomas Pylkkö、Yannik Karl-Heinz Schneider、Teppo Rämä、Jeanette Hammer Andersen 和 Päivi Tammela 撰写的“从北极海海洋放线菌代谢物中寻找 EPEC 毒力抑制剂的生物勘探”，2024 年 6 月 28 日，微生物学前沿。DOI：10.3389/fmicb.2024.1432475
作者： Michiel Dijkstra，《前沿》
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