Science：新研讨提醒人类微生物组是潜力宏大的新型抗菌药物聚宝盆

2019年10月24日讯/BIOON/---就像淘金热中的淘金者已经在北加州的山上开采这种闪亮的贵金属一样，“生物勘察者（bioprospector）”也在寻觅新的奖项：潜在的抗菌分子，并且他们正在人类微生物组（microbiome）中寻觅它们。

近二十年来，迷信家们不断在揭开将人体作为家园的这些微生物群落的奥秘面纱。现在，他们将人类微生物组视为一种未开辟的分子起源，所供给的分子能够有助于抗击沾染而且有能够医治其他疾病。

在一项新的研讨中，美国普林斯顿年夜学的Yuki Sugimoto博士及其同事们将与分解生物学相联合，判定出具有相似药物功效的生物活性小分子。经过应用他们的新盘算算法，他们可以说明潜在无效抗菌分子的DNA指纹。相干研讨成果近期揭橥在Science期刊上，论文题目为“A metagenomic strategy for harnessing the chemical repertoire of the human microbiome”。论文通信作者为普林斯顿年夜学分子生物学家Mohamed Donia。Sugimoto是Donia试验室的博士后研讨员。

图片来自CC0 Public Domain。

Sugimoto指出：“人类微生物组中包括不计其数种，其构成在人体分歧部位之间以及在分歧人体之间都分歧。”

人类微生物组由生涯在人体外部和外表上的多种共生微生物---包含宏大的菌落，甚至包含无益的病毒和真菌---构成，它们作为每团体的团体生态零碎的一部门，共生地茁壮生长。虽然近年来在说明人类微生物组对人类安康和疾病的影响方面获得了明显停顿，然则掌握这些影响的潜在分子和机制仍未获得充沛摸索，至多到今朝为止就是如斯。

普林斯顿年夜学的生物勘察研讨是人类微生物组研讨中的一个成长较快的新范畴。近年来，跟着生物技巧公司和制药公司开端了相干项目，人类微生物组研讨研讨曾经从一个奥秘的研讨范畴酿成了一个价值数十亿美元的行业。

从学术上讲，美国国度卫生研讨院提议的人类微生物组筹划（Human Microbiome Project）于2007年至2016年时代展开，是旨在片面懂得人类微生物群落所发扬感化的晚期任务。第二阶段是2014年启动的人类微生物组整算计划（Integrative Human Microbiome Project），旨在进一步表征共生微生物群落、它们对疾病进程的影响，以及它们在身心安康中的感化。

Sugimoto的研讨配景是分解生物学，他取得了德国弗里德里希席勒年夜学的博士学位。他不断努力于判定具有生物学活性的源自人类微生物组的分子。他在这项新研讨中供给的最新数据提醒了人类微生物群的潜力以及这些微生物在将来的抗菌药物开辟中的潜在感化。

思索到开辟的悠长汗青，完成这一点并非高不可攀。比方，在1928年Alexander Fleming偶尔发明青霉素之后，真菌的抗菌活性已被人们看法了近100年。1943年，美国罗格斯年夜学发明的链霉素，即一种源自泥土---灰链霉菌---的药物，以及其他发明，进一步为研讨展现看似复杂的生物若何发生庞杂的生物活性分子奠基了根底。直到如今，人们才看法到在人类微生物组中的微生物群落具有发生相似药物功效的分子的潜力。

Sugimoto及其同事们将人类微生物组描绘为判定新药化学构造的一种无与伦比的资本。他们在这篇论文中写道：“我们发明，临床上应用的一类分子的成员普遍地编码在人类微生物组中，并且它们对临近的微生物发扬着无效的抗菌感化。我们的办法为零碎性提醒人类微生物组编码的化学分子库摊平了路途。”

在寻觅进程中，这些研讨人员依附他们定制的办法，这是一种盘算机算法，可让他们搜刮年夜量的分子片断。这种称为MetaBGC（metagenome biosynthetic gene cluster, 宏基因组生物分解基因簇）的办法使得他们可以发明来自人类微生物组的之前从未报道过的分子。他们侧重存眷来自口腔、肠道和皮肤的样本，这是由于这些部位富含微生物菌群。

他们在这三个部位发明了多种新型酶，即II型聚酮化合物合酶BGC，简称为TII-PKS BGC。鉴于一种TII-PKS酶是药物阿霉素（一种具有活性的抗癌药物）中的一个主要成分，TII-PKS分子广为人所知。除了在癌症医治中的感化外，阿霉素还用于一种挑选情况的测定办法傍边。

为了磨练他们关于TII-PKS BGC分子发明的主要性，Sugimoto及其团队测试了来自世界各地---美国、丹麦、西班牙、斐济和中国---的样本。他们发明无论地舆地位若何，人们都拥有分解这些分子的基因，这标明它们在人群中广泛存在。

Sugimoto说：“在这里发明的13种BGC中，两种BGC的产品存在构造上的多样性，并且它们在构造或生物学活性上与临床应用的药物类似，这一现实显然促使了对这类物资的进一步功效研讨。这些研讨不只将成为在分子程度上说明微生物与宿主互相感化的主要门路，并且还将成为从人体外部发明药物的一种史无前例的资本。”（100医药网 100yiyao.com）