加州大学圣地亚哥分校的生物学家开发了鉴定抗生素的新方法

耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）是越来越多的耐药细菌之一。

一项新发表的研究详细介绍了加州大学圣地亚哥分校的生物学家如何开发一种鉴定和表征抗生素的新方法。

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的生物学家开发了一种革命性的新方法，用于鉴定和表征抗生素，这一进展可能导致发现用于治疗抗药性细菌的新抗生素。

研究人员在本周早期的《美国国家科学院院刊》在线版上发表了他们的发现，他们通过开发一种对细菌细胞进行相当于尸体解剖的方法来发现他们的发现。

研究小组负责人，加州大学圣地亚哥分校生物学教授约瑟夫·波利亚诺（Joseph Pogliano）说：“这将提供强大的新工具，用于识别可杀死细菌的化合物并确定它们如何发挥作用。”“有些细菌已经对每种已知的抗生素产生了抗药性，当这些对多种药物具有抗药性的细菌引起感染时，几乎无法对其进行治疗。迫切需要能够治疗由抗生素抗性细菌引起的感染的新型抗生素。”

疾病控制与预防中心（Centers for Disease Control and Prevention）于三月发布了一份令人震惊的报告，仅在美国近200家医院中，已发现耐碳青霉烯类肠杆菌科细菌（CRE）的抗药性菌株会引起患者感染。由于市场上没有抗生素能有效治疗这些感染，因此约有一半的患者死于CRE感染。这些暴发难以遏制，2011年在美国国立卫生研究院临床中心爆发了克雷伯菌肺炎，尽管采取了严格的感染控制程序，但细菌仍在扩散，并在经过标准去污规程的下水道和医疗设备中被发现。

“我们终于用尽了奇迹药，”详细叙述历史的Pogliano说：青霉素抗生素最早是在1920年代后期发现的，并在1940年代得到了广泛的临床应用。然而，细菌迅速发展出对青霉素的抗性，因此开发了新的更好的版本。从那时起，人们一直在努力寻找新的抗生素，以使其在耐药性发展方面领先一步。在2011年克雷伯菌的爆发中，这种细菌甚至对粘菌素也产生了抗药性，而粘菌素由于其严重的副作用而不得不采用这种药物。

在过去的25年中，进入诊所的新抗生素数量急剧下降。同时，细菌继续对所有目前可用的药物产生抗药性，从而造成了当前的严峻形势。鉴定新抗生素并将其推向市场的主要问题之一是缺乏对这种分子如何工作的了解。

该论文的共同作者，生物学教授基特·波利亚诺（Kit Pogliano）解释说：“很容易鉴定出能够杀死细菌的数千种分子。”“困难的部分是从失败者中选出赢家，并选择最适合药物研发的分子。这种选择所需的一项关键信息是有关药物如何运作的知识，但是传统上这是很难获得的信息，通常需要数月的密集工作。我们已经采用了21世纪的方法，只需两个小时即可提供此信息，从而可以更快地确定新分子的优先级。这将打开发现渠道，使我们能够更快地识别出具有进入多药耐药性病原体临床治疗潜能的新分子。”

这种新方法的一个关键是显微镜和定量生物学工具的结合。“我们必须自行开发所有细胞生物学和定量生物学方法来自行生成数据，这需要大量的工作，但是现在我们可以使用该方法了，这非常令人兴奋，”加州大学Poochit Nonjuie博士说。生物科学部的另一位合著者。“我的化学同事可以在早上给我一个新分子，到下午我可以告诉他们他们靶向的可能的细胞途径。令人震惊的是这项技术的强大功能。”

加州大学圣地亚哥分校的生物学家说，他们的新方法不仅是改变游戏规则，而且有望彻底改变药物发现小组指导其研究的方式。使用以前的方法，了解抗生素的工作原理需要执行许多不同的生化分析，这需要大量的时间和相对大量的化合物，当首次发现该化合物时几乎总是供不应求。

约瑟夫·波利亚诺（Joseph Pogliano）说：“我们的新方法代表了首次可以进行单一测试并确定新化合物可能的作用机理。”他指出，博士后研究员安妮·拉姆萨（Anne Lamsa）已使该方法小型化，因此每种候选药物仅需几纳克，从而可以节省通常仅少量获得的分子。

他补充说：“它的速度也更快，很容易适应高通量药物发现的需求。”“这种方法将使我们能够更快地识别杀死细菌的化学物质，这将加快新药的开发。了解抗生素的工作方式是了解它们如何产生抗药性的关键。”

波利亚诺说，他的研究小组将继续对抗生素进行调查，其中包括化学和生物化学教授麦克·伯卡特（Mike Burkart）。他说：“我们现在正在使用这种方法寻找对抗生素抗性细菌有活性的新分子。”

这项研究是由美国国立卫生研究院（美国国立卫生研究院资助AI095125和GM073898）资助的。

出版物：Poochit Nonjuie等人，“细菌细胞学特征分析快速鉴定了抗菌分子靶向的细胞途径”，PNAS，2013年；土井：10.1073 / pnas.1311066110

图像：国家国际开发署