Cell:其實人體就是一個「煉丹爐」

2021-02-15 轉化醫學網

加州大學舊金山分校的科學家們發現,我們體內生活的細菌可以生產大量的藥用分子,為新藥開發提供了異常豐富的資源。這項研究發表在九月十一日的Cell雜誌上。
  

人體內共生的微生物能夠生產天然藥物,這些藥物對維持人體健康起到了重要的作用,文章的資深作者UCSF助理教授Michael Fischbach說。
  

「現在市面上的藥物都是製藥公司生產的,但我們現在知道,人體菌群也能生成同樣有效的藥物分子,」Fischbach說。
  

Fischbach介紹到,目前臨床上三分之一的藥物來自於微生物和植物,包括青黴素等抗生素、化療藥物和降膽固醇的藥物。人們不斷在土壤和海洋微生物中挖掘新藥,卻從未意識到我們自己就是一個「煉丹爐」。(延伸閱讀:PNAS:挖掘神秘基因簇的藥用價值)
  

人類微生物組計劃一直在研究常駐在人體各處的不同菌群,解析微生物多樣性和豐度與疾病之間的聯繫。實際上,這些細菌合成的小分子也很重要,它們控制著細菌和宿主之間的互作,只可惜這類研究還沒有跟上進度。
  

Fischbach等人開發了數據分析軟體ClusterFinder,依據土壤和海洋微生物的生物合成基因簇(BGC),系統分析了人類微生物組計劃的遺傳學資料庫。他們在人體不同位置的菌群中,鑑定了3,118個生物合成基因簇。這些基因簇編碼的酶,可以合成類似現有藥物的分子。
  

研究顯示,在人體菌群的基因組和宏基因組中,廣泛存在著編碼硫肽類抗生素(thiopeptide)的BGC。研究人員純化了共生菌Lactobacillus gasseri生產的硫肽,將其命名為lactocillin,並且解析了它的結構。他們發現,lactocillin的結構與一些已經通過臨床試驗的抗生素很相似,能殺死一些革蘭氏陽性致病菌,同時又無損於那些無害的細菌。宏轉錄組測序數據表明,lactocillin等硫肽BGC的確在體內得到了表達。

這項研究告訴我們,人類微生組中廣泛存在著編碼小分子的BGC。這些與人類共生的細菌,能在我們體內生產大量類似藥物的小分子。
  

「我們需要了解這些分子是什麼,有什麼功能,」Fischbach說。「這將為新藥開發提供的非常誘人的資源。」此外,人們也可以在此基礎上,從分子水平研究微生物組對人體的影響。

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