拯救人类未来的希望！《细胞》从沙地中挖掘出了战胜“超级细菌”的宝藏
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学术经纬约 4 分钟
学术经纬约 4 分钟在美国北卡罗莱纳州的沙质土壤下，一场场细菌之间的战斗正在悄然发生，为了竞争生存环境，细菌必须将其他种群清除。有一种名为 E. terrae ssp. Carolina 的细菌似乎经常占据了上风，不出所料，它们有着自己独特的武器——用于攻击其他细菌细胞壁的分子。
在科学家眼中，这些分子尽管是细菌分泌的，但只要它能杀死其他细菌，那就是一种潜在的抗生素。不过，他们面临的第一个难题是如何提取并大量生产这些分子。由于 实验室很难百分百还原细菌在自然中的原生环境， 绝大多数野生的细菌很难在实验室培养成功。
在最新的《细胞》论文中，来自美国东北大学的研究者与NovoBiotic Pharmaceuticals合作， 借助创新的iCHip技术在实验室培养出了 E. terrae ssp. Carolina 。 这让他们成功地从细菌中分离并鉴别出了这些细菌的武器，作者将其命名为 Clovibacitn ，这也为日后批量生产这类抗生素奠定了基础。
根据研究者的测试，Clovibacitn是一种有着特殊机制的抗生素，其作用位置为细菌的细胞壁，而靶点有3个，每一个都对细菌的细胞壁构建至关重要。 这种多靶点攻击的特质，可以使Clovibacitn同时在多个位置抑制细胞壁构建 ，这是许多微生物学家尤其希望看到的方式， 可以极大提升抗生素的效率，并且降低出现抗生素耐药性的风险。
借助固态核磁共振技术，研究者仔细观察了Clovibacitn的作用过程，他们看到Clovibacitn对细胞壁的焦磷酸盐基团具有高度特异性，并且在作用时可以像一个笼子“套住”了焦磷酸基团，这也是研究者给其命名的来源，希腊单词“Klouvi”就代表着笼子的意思。
Clovibacitn只会攻击细胞壁前体相关的焦磷酸基团，但是不会对糖肽上的基团产生影响 ，也是一种具有高度选择特异性的抗生素了。此外，其攻击的目标非常保守，且很难进行适应性改变，这意味着细菌很难产生耐药性。
除了结合和包裹靶点，Clovibacitn还能够自行在细菌表面形成纤维状结构，这些纤维可以长期使靶点处于不可使用状态 。被攻击的细菌也会尝试进行反抗，比如分泌一些类似自溶素（autolysins）的酶试图分解这些纤维结构。但最后证明这一切都是徒劳，不仅溶解不了 纤维 ，反倒会破坏细菌自己的结构，直到细菌死亡为止。
在测试中，所有的这些反应只会发生在细菌细胞壁表面，而对人类细胞的细胞膜没有任何作用。研究作者指出，这意味着 理论上 Clovibacitn对人体是没有毒副作用的 。
Clovibacitn的出现对抗生素领域可能是一则好消息，因为在过去几十年里，鲜有新的抗生素进入临床使用。细菌不断演化出了应对旧抗生素的方法，这也造成了日益严峻的耐药性“超级细菌”问题。
而产生Clovibacitn的细菌本体之前从未在实验室培养成功过，除了北卡罗莱纳州土壤中的对手， 危害人类的细菌几乎没有应对过Clovibacitn，因此它有希望成为解决抗生素耐药性的新出路。
参考资料： [1] New antibiotic from microbial ‘dark matter’ could be powerful weapon against superbugs. Retrieved August 24, 2023 from https://www.eurekalert.org/news-releases/998965 [2] Researchers decode new antibiotic. Retrieved August 24, 2023 from https://www.eurekalert.org/news-releases/999235 [3] A new antibiotic from an uncultured bacterium binds to an immutable target. Cell (2023). DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2023.07.038
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