小鸟脑子不简单！鹦鹉的“语言脑”和我们多像？大肠杆菌能造环保塑料、抗真菌药升级 | 一周论文新鲜读

3.24

本周值得读

来自《自然》旗下期刊的新近发表，我们为您精选呈现。

1. FDA获批抗病毒药物能改善小鼠禽流感结局

2. 大肠杆菌用于生产可再生塑料

3. 鸟类大脑揭示言语的秘密

4. 新型抗真菌药可杀灭多重耐药真菌

病毒学 | FDA获批抗病毒药物能改善小鼠禽流感结局

Baloxavir improves disease outcomes in mice after intranasal or ocular infection with Influenza A virus H5N1-contaminated cow’s milk

Nature Microbiology

《自然-微生物学》发表的一项研究显示，FDA批准的抗病毒药物巴洛沙韦（baloxavir）比当前标准疗法奥司他韦（oseltamivir）更能改善感染甲型禽流感病毒（H5N1）小鼠的疾病结局。 

截至2025年2月，美国已有68人检出高致病性的H5N1病毒——一般称为禽流感，其中大部分人都接触过受感染的动物。奶牛中也检出了H5N1，这增加了通过被污染的生牛奶感染人类的风险，比如通过飞沫吸入、飞沫进入眼睛或食用受污染牛奶。目前H5N1的治疗选项仅限于已有的流感药物，如奥司他韦。但这种疾病的严重性限制了人类研究，因此这些疗法对人类的有效性并不明确。 

美国圣裘德儿童研究医院的Richard Webby和同事用感染H5N1的小鼠模型对比了奥司他韦和巴洛沙韦治疗的有效性。小鼠通过受污染的牛奶感染，以模拟通过口、鼻和眼的典型暴露路径。小鼠或接受每天两次、一共五天的奥司他韦治疗，或接受单剂量巴洛沙韦治疗。研究发现巴洛沙韦治疗能改善疾病结局，通过口、鼻、眼感染的小鼠的生存率分别可达25%、75%、100%，而用奥司他韦治疗的小鼠生存率更低，口、鼻、眼感染的生存率分别为25%、40%、63%。Webby和同事发现，经口感染的小鼠更难用这两种药物治疗，并指出这可能是因为该病毒在胃肠道的传播速度更快。 

尽管仍需开展进一步研究，但作者指出，对于人类H5N1重症感染，巴洛沙韦或是除了奥司他韦之外的一种潜在疗法。 

微生物学 | 大肠杆菌用于生产可再生塑料

Biosynthesis of poly(ester amide)s in engineered Escherichia coli

Nature Chemical Biology

《自然-化学生物学》发表的一项研究指出，大肠杆菌（E. coli）或能用于生产可生物降解的塑料。作者指出，该研究描述的工程改造细菌系统或能使用可再生资源生产出有理想热性能和机械性能的塑料。 

据估算，全球塑料生产在2022年制造了约4亿公吨的塑料，其中大部分使用了石油基化工工艺。与此同时，微生物生产聚合物的机制有望以更可持续的方式生产出可生物降解的替代品。已知生物体能自然合成聚合物，如DNA、RNA、纤维素和蛋白质。不过，科学家直到最近才开始聚焦用微生物合成能用于生产塑料的聚合物。 

韩国科学技术院（KAIST）的Sang Yup Lee和同事开发了一种能用大肠杆菌内产生的一系列酶生产聚酯酰胺（PEA）的工艺，这种工艺需要将六种氨基酸与一种或多种羟基酸结合，来制造聚合物塑料。经过进一步测试优化该工艺后，Lee和同事利用葡萄糖作为一种关键成分，在大肠杆菌内生产这种聚合物。他们还研究了不同氨基酸的数量和结构如何影响PEA的产量和性能。作为概念验证，作者在一个大型生物反应器中生产了约每升55克的PEA，证实了PEA产量很容易扩大规模。他们还测试了该PEA的物理、热学和机械性能，发现其与高密度聚乙烯的性能不相上下，而高密度聚乙烯是使用最广泛的塑料之一，提示PEA或是一种可再生替代品。 

作者总结道，这种工艺比当前的化学方法有很多优势，如能轻松获得各种PEA，以及实现可以用作塑料的聚合物的可持续生产。

神经科学 | 鸟类大脑揭示言语的秘密

Convergent vocal representations in parrot and human forebrain motor networks

Nature

根据《自然》发表的一篇论文，鹦鹉和人类产生复杂声音的大脑机制相似。这项研究揭示了虎皮鹦鹉（一种能模仿人类说话的鹦鹉物种）一个特定脑区的工作方式与人脑言语相关脑区相近。因此，鹦鹉可能会是研究言语和开发言语治疗的良好模型。 

人类言语是一种复杂的交流形式，需要精准控制发声器官来产词汇。人类不是唯一能够发声的生物，鸟类也能以这种形式交流，但方式不同。其中，虎皮鹦鹉能够发出许多种声音，包括模仿人类说话，让研究者假定这些鸟类与人类发声背后的神经过程可能是类似的。 

美国纽约大学朗格尼医学中心的Zetian Yang和Michael Long研究了鹦鹉和鸣禽（斑胸草雀，与虎皮鹦鹉相比发声学习能力有限）的神经记录，揭示大脑如何编码发声。作者发现，这两种鸟用不同的脑区控制发声。虎皮鹦鹉用前弓状皮质的中央核，它经脑干连接鸟的鸣管（鸟的发声器官），从而产生多种不同发声。作者总结说，这揭示了鹦鹉如何学习发出更复杂的声音序列，提高了鹦鹉作为动物模型研究人类言语产生和交流障碍的可能性。“他们的研究不仅加深了神经科学家对发声学习的了解，也使得说人‘小鸟脑子（birdbrain）’可能其实是一种赞美。” 美国特拉华大学的Joshua Neunuebel在一篇同时发表的新闻与观点文章中写道。

药物发现 | 新型抗真菌药可杀灭多重耐药真菌

A polyene macrolide targeting phospholipids in the fungal cell membrane

Nature

本周《自然》描述了一种新的临床前化合物，其对多重耐药病原体表现出很强的抗真菌活性。这一药物名为mandimycin，是抗真菌微生物产物多烯大环内酯家族的一个成员。和该家族里已知的化合物不同，mandimycin与真菌细胞膜的一个新靶点相结合，因此能对多种耐受相关化合物的病原体起效。 

多重耐药真菌病原体导致的感染对人类健康构成严重威胁，有必要寻找替代疗法。细菌演化出了能够杀死真菌的自然产物，这些产物被用于开发人类用的抗真菌药物。但耐药性非常普遍，传统抗真菌药物的开发策略（例如测试环境样本中发现的自然产物的活性）带来的回报越来越少，因为这些尝试通常导致重新发现与已知靶点结合的化合物。 

为了寻找多烯大环内酯家族能够与不同靶点结合的新成员，中国药科大学的王宗强和同事筛选了316123种细菌基因组，寻找新的基因簇。其中一个基因簇似乎与其他编码多烯大环内酯的基因簇演化得十分不同。后续实验表明，其产物mandimycin不结合细胞膜上的麦角固醇（多烯大环内酯的典型靶点），而是结合真菌细胞膜上的多种磷脂。这一模式意味着，它能有效针对那些已耐受麦角固醇靶点抗真菌剂（如临床使用的两性霉素B）的真菌病原体。作者用动物感染模型测试了mandimycin对一系列真菌病原的效果，包括多重耐药的耳念珠菌（Candida auris）——它被WHO列为一种首要真菌威胁，发现这种化合物相比两性霉素B效果更强，肾毒性更低。