科学家开发出突破性新型抗生素“Cresomycin” 可躲避细菌抗药性

科学家开发出突破性新型抗生素“Cresomycin” 可躲避细菌抗药性 UIC 生物科学副教授尤里-波利卡诺夫（Yury Polikanov）的研究小组与哈佛大学的同事建立了长期研究合作关系，最新发现了这种前景广阔的新型抗生素。UIC 的科学家们提供了对细胞机制和结构的重要见解，帮助哈佛大学的研究人员设计和合成新药。在开发这种新型抗生素的过程中，该研究小组重点研究了许多抗生素是如何与一个共同的细胞目标核糖体相互作用的，以及耐药细菌是如何改造它们的核糖体来保护自己的。波利卡诺夫说："半数以上的抗生素都是通过干扰病原菌的蛋白质生物合成来抑制其生长的，这是一个由核糖体催化的复杂过程。抗生素与细菌核糖体结合，破坏了这种蛋白质制造过程，导致细菌入侵者死亡。"但是，许多细菌物种进化出了简单的防御措施来抵御这种攻击。其中一种防御方法是，它们在核糖体上添加一个由一个碳原子和三个氢原子组成的甲基，从而干扰抗生素的活性。科学家们推测，这种防御只是细菌在物理上阻塞了药物与核糖体结合的部位，"就像在椅子上放了个大头针"，波利卡诺夫说。但他们发现了一个更复杂的状况，他们在最近发表于《自然-化学生物学》（Nature Chemical Biology）的一篇论文中对此进行了描述。研究人员通过使用一种名为 X 射线晶体学的方法，以近乎原子级的精度观察抗药性核糖体，他们发现了两种防御策略。他们发现，甲基不仅能物理阻断结合位点，还能改变核糖体内部"内脏"的形状，进一步破坏抗生素的活性。克服细菌防御随后，波利卡诺夫的实验室利用 X 射线晶体学研究了某些药物是如何规避这种常见的细菌抗药性的，其中包括2021 年由 UIC/哈佛大学合作发表在《自然》杂志上的一种药物。波利卡诺夫说："通过确定抗生素与两种抗药性核糖体相互作用的实际结构，我们看到了现有结构数据或计算机建模无法预测的东西。看到一次总比听到一千次要好，我们的结构对于设计这种前景广阔的新型抗生素以及了解它如何设法摆脱最常见类型的抗药性非常重要。"新抗生素"Cresomycin"是人工合成的。它经过预先组织，可以避开甲基基团的干扰，强力附着在核糖体上，破坏核糖体的功能。这一过程包括将药物锁定为预先优化的形状，以便与核糖体结合，从而帮助它绕过细菌的防御。它只是与核糖体结合，就好像它并不关心是否存在这种甲基化，如此一来能轻松克服几种最常见的耐药性。Cresomycin的巨大潜力在哈佛大学进行的动物实验中，这种药物能防止金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌等常见致病菌耐多药菌株的感染。基于这些令人鼓舞的结果，下一步将对Cresomycin在人体中的有效性和安全性进行评估。即使在这一早期阶段，这一过程也证明了结构生物学在设计下一代抗生素和其他救命药物中的关键作用。波利卡诺夫说："如果没有这些结构，我们就无法了解这些药物是如何与经过修饰的耐药性核糖体结合并发挥作用的。我们确定的结构让我们从根本上了解了这些药物逃避耐药性的分子机制。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

基因组庞大的“巨型”噬菌体可以作为对付抗生素耐药细菌的潜在工具

基因组庞大的“巨型”噬菌体可以作为对付抗生素耐药细菌的潜在工具 随着抗生素的使用越来越频繁，细菌也在不断进化。它们变得更有能力战胜抗生素，使许多抗生素失去了作用。抗生素的有效性持续急剧下降，导致了今天的抗生素耐药性危机。巨型噬菌体的治疗潜力科学家们现在希望借助病毒这一非同寻常的盟友来应对这一日益严重的威胁。最近，研究人员重点研究了被称为噬菌体的病毒，将其作为治疗和解除抗生素耐药细菌的新工具。人们特别关注"巨型"噬菌体最近发现的具有超大基因组的病毒这种病毒可被用作特殊的递送剂，不仅能杀死细菌，还能将抗生素直接递送到感染源。但是，为了通过噬菌体提供新型疗法，科学家们必须首先了解这些神秘病毒内部非同寻常的生物构成和机制。PicA 的图形图像，PicA 是巨型噬菌体的一个关键部件，负责协调噬菌体核保护壳内的蛋白质运输。图片来源：加州大学圣地亚哥分校波格利亚诺实验室研究与结论加州大学圣地亚哥分校生物科学院的研究人员与加州大学伯克利分校创新基因组研究所和曼谷朱拉隆功大学的同事们在破译巨型噬菌体的几项关键功能方面迈出了实质性的一步。加州大学圣地亚哥分校生物科学院教授、新论文的资深作者乔-波利亚诺（Joe Pogliano）说："这些巨型噬菌体拥有庞大的基因组，理论上可以对其进行操纵，使其携带的有效载荷能够更有效地杀死细菌。问题在于它们的基因组是封闭的，因此不容易获取。但现在我们已经发现了其中的一些关键元素"。正如论文中所描述的，生物科学学院研究生蔡斯-摩根（Chase Morgan）领导的研究主要集中在巨型 Chimalliviridae 噬菌体上，研究发现这种噬菌体通过形成一个类似于人类和其他生物体细胞核的腔室，在细菌内部进行复制。Chimalliviridae 的类似细胞核的小室会分离并选择性地导入某些蛋白质，使其能够在宿主细菌内复制。但这一过程如何展开一直是令人费解的部分。巨型病毒 phikzvirus 或 phiKZ 可感染假单胞菌。资料来源：加州大学圣地亚哥分校波利亚诺实验室摩根和他的同事利用新的遗传学和细胞生物学工具，发现了一种关键蛋白，他们将其命名为"奇马拉维病毒 A 蛋白导入器"或 PicA，这种蛋白就像一种夜总会保镖，有选择性地贩运蛋白质，允许一些蛋白质进入细胞核内部，但拒绝其他蛋白质进入。他们发现，PicA 能够协调货物蛋白在噬菌体细胞核保护壳内的运输。摩根说："这种病毒能够建立起如此复杂的结构和运输系统，实在令人惊叹，我们以前从未见过这样的病毒。我们所认为的复杂生物学通常是保留给人类和我们数以万计基因的高等生命形式的，但在这里，我们在一个只有大约 300 个基因的相对微小的病毒基因组中看到了功能类似的过程。这可能是我们所知的最简单的选择性运输系统。"研究人员利用用于研究基因组的可编程RNA工具 CRISPRi-ART，证明了 PicA 是 Chimalliviridae 细胞核发育和复制过程的重要组成部分。"如果没有 RNA 靶向 CRISPR 技术的简单性和多功能性，直接提出和回答这些问题几乎是不可能的。我们非常期待看到这些工具如何揭开噬菌体基因组编码的神秘面纱，"合著者、在诺贝尔奖获得者、CRISPR先驱珍妮弗-杜德娜（Jennifer Doudna）手下工作的博士后学者本-阿德勒（Ben Adler）说。生物科学学院研究生 Chase Morgan 和 Emily Armbruster，PNAS 论文的共同作者。图片来源：加州大学圣地亚哥分校波利亚诺实验室噬菌体疗法的意义数十亿年来，细菌和病毒一直在进行着一场军备竞赛，双方都在不断进化以对抗对方的适应性。研究人员说，复杂的 PicA 运输系统就是这种激烈、持续的进化竞争的结果。该系统进化得既高度灵活又具有高度选择性，只允许关键的有益元素进入细胞核。如果没有 PicA 系统，细菌的防御蛋白就会进入细胞核，破坏病毒的复制过程。霍华德-休斯医学研究所（HHMI）资助的"新兴病原体计划"（Emerging Pathogens Initiative）和加州大学圣迭戈分校噬菌体创新应用与治疗中心的科学家们正在努力为最终通过基因编排噬菌体来治疗各种致命疾病奠定基础。论文共同作者、生物科学学院研究生艾米丽-阿姆布鲁斯特（Emily Armbruster）说："我们以前确实不了解蛋白质导入系统是如何工作的，也不知道哪些蛋白质参与其中，因此这项研究是我们了解这些噬菌体成功复制的关键过程的第一步。我们对这些重要系统了解得越多，就越能更好地设计出用于治疗的噬菌体。"这类基因编程病毒的未来目标包括铜绿假单胞菌，众所周知，这种细菌可导致潜在的致命感染，并对医院中的病人构成威胁。其他有希望的目标还包括大肠杆菌和克雷伯氏菌，它们会引起慢性和复发性感染，在某些情况下还会进入血液，危及生命。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究认为细菌耐药性的激增并不完全归咎于抗生素的使用

研究认为细菌耐药性的激增并不完全归咎于抗生素的使用 来自韦尔科姆-桑格研究所、奥斯陆大学、剑桥大学及其合作者的研究人员对细菌进行了一次高分辨率基因比较。他们将 700 多份新的血液样本与近 5000 份先前测序过的细菌样本进行了比较，以回答哪些因素会影响耐抗生素大肠杆菌（E. coli）的传播。最近发表在《柳叶刀微生物》（Lancet Microbe）杂志上的这项研究表明，在某些情况下，抗生素使用量的增加确实会导致耐药细菌的增加。不过，研究人员证实，这取决于所使用的广谱抗生素的类型。他们还发现，抗生素耐药基因的成功取决于携带这些基因的细菌的基因构成。认识抗生素耐药性背后的所有主要因素有助于更深入地了解这些细菌是如何传播的，以及是什么阻碍了它们的传播。这样就能更好地为公共卫生干预措施提供信息，利用完整的环境视角来帮助阻止耐药性感染的传播。大肠杆菌是全球血液感染的常见原因。造成这些感染的大肠杆菌通常存在于肠道中，不会造成危害。但是，如果由于免疫系统衰弱而进入血液，就会造成严重的感染，危及生命。对于医疗服务提供者来说，抗生素耐药性，尤其是多重耐药性（MDR），已成为此类感染的一个常见特征。在英国，超过 40% 的大肠杆菌血流感染对医院用于治疗严重感染的一种主要抗生素产生了耐药性。抗生素的使用和抗药性的变化全球大肠杆菌的抗生素耐药性比率各不相同。例如，对一种常用于治疗由大肠杆菌引起的尿路感染的抗生素的耐药率，因国家而异，从 8.4% 到 92.9% 不等。几十年来，抗生素耐药性一直是一个研究课题，以往研究的监测数据一直表明，抗生素的使用与包括英国在内的全球细菌耐药率增加之间存在关联。以往的研究表明，耐药和非耐药大肠杆菌菌株稳定共存，在某些情况下，非耐药细菌更容易成功。然而，由于缺乏无偏见的大规模纵向数据集，以前无法评估基因驱动因素在其中所起的作用。韦尔科姆-桑格研究所、奥斯陆大学及其合作者的这项新研究首次直接比较了挪威和英国两个国家不同大肠杆菌菌株的成功率，并根据全国范围内的抗生素使用水平解释了差异。特定国家的抗生素耐药性通过分析近20年的数据，他们发现抗生素的使用在某些情况下与抗药性的增加有关，这取决于抗生素的种类。其中一类抗生素，即非青霉素类β-内酰胺类抗生素，在英国的平均人均使用量是挪威的三到五倍。这导致了某种具有多重耐药性的大肠杆菌菌株的感染率升高。不过，英国使用抗生素三甲氧苄氨嘧啶的频率也更高，但在比较两国常见的大肠杆菌菌株时，分析并未发现英国的抗药性水平更高。研究发现，MDR 细菌的存活取决于周围环境中存在哪些大肠杆菌菌株。由于这种情况以及一个地区的其他选择性压力，研究人员得出结论，不能认为广泛使用一种抗生素会对在不同国家传播的耐抗生素细菌产生同样的影响。持续研究的重要性科学家们强调，他们的研究结果需要持续的研究努力，以确定大肠杆菌和其他临床重要细菌在各种生态环境中传播的其他驱动因素。要想充分了解抗生素、旅行、食品生产系统和其他因素对一个国家耐药性水平的综合影响，还需要进一步的研究。了解更多能够战胜抗生素耐药性大肠杆菌的菌株，有助于找到阻止其传播的新方法。例如，尝试增加某一地区非抗药性、无害细菌的数量。第一作者之一、挪威奥斯陆大学安娜-波蒂宁（Anna Pöntinen）博士是威康-桑格研究所（Wellcome Sanger Institute）的访问科学家："我们的大规模研究使我们能够开始回答一些长期存在的问题，即是什么原因导致人群中出现耐多药细菌。这项研究之所以能够完成，是因为英国和挪威对细菌病原体进行了全国性的系统监测。如果没有这样的系统，科学家们利用基因组学的力量所能了解到的东西就会受到很大的限制"。剑桥大学的合著者朱利安-帕克希尔（Julian Parkhill）教授说："我们的研究表明，抗生素是抗生素耐药大肠杆菌成功的调节因素，而不是唯一原因。我们的研究追踪了几种不同广谱抗生素的影响，结果表明这些抗生素的影响因国家和地区而异。总之，我们的综合基因分析表明，在不了解该环境中细菌菌株的基因构成的情况下，并不总是能够预测抗生素的使用会对一个地区产生怎样的影响。"该研究的资深作者、威康桑格研究所（Wellcome Sanger Institute）和挪威奥斯陆大学的尤卡-科兰德（Jukka Corander）教授说："耐药性大肠杆菌是一个重大的全球公共卫生问题。长期以来，人们一直认为过度使用抗生素是导致超级细菌增多和传播的原因之一，而我们的研究则强调，广泛存在的大肠杆菌菌株的耐药性水平可能有很大差异。抗生素的使用将是一种选择性压力，而我们的研究表明，这并不是影响这些细菌成功的唯一因素。如果我们要控制超级细菌的传播，继续利用基因组学来详细了解细菌成功的内在驱动因素至关重要"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

完犊子！研究表明，阿联酋的蚊子对杀虫剂产生抗药性

完犊子！研究表明，阿联酋的蚊子对杀虫剂产生抗药性 据阿联酋大学的研究人员称，阿联酋的蚊子正在对一种关键杀虫剂产生抗药性。 这项发表在《自然科学报告》上的研究由阿联酋大学资助，并与阿布扎比公共卫生中心合作进行。研究结果表明，蚊子正在对一种名为溴氰菊酯的杀虫剂产生免疫作用。 这项研究由包括研究生 Amgd Sayed Ali 在内的研究人员进行，并由该大学生物系昆虫学教授 Mohammad Al Deeb 负责协调，研究内容包括在实验室中收集蚊子卵和饲养蚊子。从 174 只成蚊身上提取并分析了 DNA。