發(fā)表的抗菌和抗真菌的抗性描述了細菌和其他病原體抵抗它們曾經(jīng)敏感的藥物的作用的能力，是世界范圍內(nèi)的主要公共衛(wèi)生問題。最近在Nature Communications雜志上一項研究表明，這種解決方案可能來自微小的昆蟲體，或者更確切地說，來自它們所攜帶的微生物群。

巴西和美國研究人員首次提出這一創(chuàng)新假設，作為2014年開始的一項合作項目的一部分，得到了FAPESP和美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的支持。

我們的想法是分離與Atta屬切葉螞蟻共生的細菌，并尋找具有產(chǎn)生新藥物潛力的天然化合物。通過實施這一戰(zhàn)略，由圣保羅大學RibeirãoPreto藥學院(FCFRP-USP)藥物化學教授Monica Tallarico Pupo和哈佛醫(yī)學生物化學與分子藥理學教授Jon Clardy領導的研究小組美國的學校發(fā)現(xiàn)了細胞霉素，當在體外和體內(nèi)進行測試時，它被證明能夠殺死引起人類疾病的真菌，并且對目前可用的藥物具有抗性。

“這是一個令人興奮的發(fā)現(xiàn)，因為它證實了我們的假設，即昆蟲微生物群是分離具有抗菌和抗真菌活性的化合物的有希望的來源。當然，要知道細胞霉素是否會成為藥物還為時尚早，但我們已經(jīng)做了申請專利取得了足夠的進展，“Pupo告訴AgênciaFAPESP。

她補充說，許多抗生素來自土壤中細菌產(chǎn)生的化合物。大多數(shù)這些細菌屬于鏈霉菌屬。研究人員決定在昆蟲體內(nèi)研究同一組絲狀細菌。他們的假設是，如果細菌幫助昆蟲抵御病原體，它們可能在人類中扮演同樣的角色。

“在第一批抗生素被發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)時，土壤被徹底探索，”Pupo說。“我們希望找到一個新的生態(tài)位。我們開始確認進化壓力是否使昆蟲寄生的細菌對病原體更有效。”

廣泛的樣本

標本由來自美國，哥斯達黎加和巴拿馬的合作者收集。除了切割Attini部落的螞蟻外，還包括蝴蝶，黃蜂，蜜蜂和飛蛾，共計1400只昆蟲。

“在巴西，Cerrado [巴西熱帶稀樹草原]，大西洋雨林和亞馬遜生物群落中收集了300多個蟻群。在圣保羅大學RibeirãoPreto校園收集的Cyphomyrmex屬的一個標本中分離出Cyphomycin，”Pupo說。

在收集昆蟲之后，在實體中分離，純化在其體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的細菌，并在體外測試針對人類中作為病原體的微生物。被證明對這些病原體最有效的物種被選擇用于代謝組學分析 - 表征它們產(chǎn)生的代謝物并鑒定其中最活躍的代謝物 - 并用于系統(tǒng)發(fā)育研究，其中基因測序表明昆蟲相關細菌的相似程度。生活在土壤中的鏈霉菌菌株。

“我們將化學計量學和液相色譜結合質(zhì)譜聯(lián)用來分析昆蟲微生物群產(chǎn)生的化合物。目的是鑒定產(chǎn)生獨特化學作用的鏈霉菌菌株 - 換句話說，找到與土壤合成的化合物完全不同的化合物。通過這種方式，我們增加了尋找真正創(chuàng)新分子的可能性，“Pupo解釋道。

通過這些嚴格的方法顯示最有效的化合物在體外和小鼠中再次針對對臨床實踐中使用的藥物具有抗性的病原體進行測試。

根據(jù)Pupo的說法，細胞霉素對細菌沒有效果，但證明能夠抵抗煙曲霉(Aspergillus fumigatus)的感染，煙曲霉是醫(yī)院獲得性感染中最常見的真菌，也是曲霉菌病的原因，曲霉病即使在抗真菌藥物后也可導致高達85%的死亡率。治療。

當施用于實驗室動物時，細胞霉素還可以抵抗光滑念珠菌(Candida glabrata)和C.anuris(一種導致人類念珠菌病的真菌)的感染，并且對現(xiàn)有藥物具有抗性。

“在我們的項目中，Cyphomycin不是第一種具有抗菌作用的化合物，但沒有其他化合物顯示出這種活性水平，”Pupo說。

開發(fā)細菌化合物化學特征的研究部分是在Humberto Enrique Ortega Dominguez的博士研究期間進行的，其中FAPESP的支持和Pupo對FCFRP-USP的監(jiān)督。在美國威斯康星大學麥迪遜分校的博士后研究實習期間，在Tim Bugni的監(jiān)督和FAPESP的獎學金下，Dominguez專注于代謝組學研究和分離的cyphomycin，在他返回巴西后完成結構測定。小鼠的試驗由大衛(wèi)安德斯及其在威斯康星大學麥迪遜分校的小組進行。

Weilan GomesdaPaixãoMelo是博士后研究員，獲得了FAPESP的獎學金，參與了昆蟲采集和微生物群的分離和鑒定。她還在威斯康星大學麥迪遜分校Cameron Currie實驗室的研究實習期間進行了系統(tǒng)發(fā)育研究。