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深海海绵可能是抗生素耐药性的关键

对抗生素的耐药性正在上升,迫切需要开发新药来治疗对全球人类健康构成严重威胁的传染病。佛罗里达大西洋大学海港分公司海洋研究所的研究人员可以使用从海洋深处采集的海绵来解决这个问题。

深海海绵可能是抗生素耐药性的关键

30多年来,FAU海港分公司的科学家们利用载人潜水器和其他方法积累了来自美国东海岸,墨西哥湾,加勒比地区以及欧洲和非洲深海的海绵和其他大型海洋生物。许多这些标本含有大量微生物,其中一些可以在实验室条件下生长。海港分公司海洋微生物收集品是大约19,000种这些不同微生物的家园,其中11,000只来自海洋深度超过45米。该系列包含1000多种放线菌,是生产天然产物最多产的微生物群之一。放线菌产生超过目前使用的抗生素药物的一半。

在发表在“微生物学前沿”杂志上的一项新研究中,FAU海港分会的科学家们从这些海洋样本中检查了50种放线菌菌株,以寻找新的抗感染药物。所有这些菌株都是从海绵中培养出来的。因为它们来源于从环境和地理位置不同的地方收集的各种海绵宿主,所以它们中的许多可以被认为是稀有的放线菌。

研究人员对一组细菌病原体筛选样本的代谢物,这些病原体是导致医疗保健相关感染的常见原因,被列为对人类健康最严重的威胁。病原体组包括白色念珠菌,金黄色葡萄球菌,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和艰难梭菌,这是导致危及生命的腹泻的原因,仅在美国每年就造成453,000例病例和29,000例死亡。

在这项研究中,FAU海港分公司的研究教授兼教育副主任Peter Wangarth博士,助理研究教授,博士和合作者使用稀土盐,高效,轻松使用化学诱导,触发他们检查的50个放线菌菌株的休眠次级代谢能力。

该研究的结果显示,超过一半的菌株在至少一次测定中显示出抗微生物活性,表明该组放线菌可用于生产抗微生物天然产物。其中,鉴定了几种菌株的有效抗真菌活性,抗MRSA活性,以及​​抗真菌和抗菌活性。该研究的一个重要发现是鉴定了一种菌株,该菌株产生的代谢物比细菌抗生素万古霉素对艰难梭菌更有效。

“我们发现深海微生物,特别是放线菌,是发现抗感染药物的一种有吸引力的未开发的来源,”王说。“此外,我们在本研究中使用的微生物的多样性及其起源非常新颖。最令人兴奋的是证明了在这类研究中使用激发子的重要性,因为50%的菌株显示了诱导子的影响。抗菌活性。“

美国疾病控制和预防中心(CDC)和世界卫生组织(WHO)都发布了优先病原体清单。2017年,疾病预防控制中心向美国列出了18种抗药性细菌威胁。世界卫生组织首次将12个细菌家族列为对人类健康的最大威胁。

“海洋天然产品代表了一种越来越有吸引力的新型抗感染药物来源,”麦卡锡说。“当我们寻找新的药剂时,寻找新的分类群作为新的来源是至关重要的,但同样重要的是找到利用这些微生物的全部遗传潜力的方法。我们正在努力确定其他新化学品并测试它们的活动和作用方式最终目标是确定海洋微生物的强效药物导致。“

研究人员正在进行其他生物活性化学品的纯化和结构鉴定,并确定了他们研究的三种菌株的基因组序列。他们目前正在分析和研究潜在的生物合成基因簇和基因 - 化合物关系。

传染病仍然是对人类健康的主要威胁,导致全世界数百万人死亡,特别是在医学上欠发达的国家和地区。2016年,估计有120万人死于结核病,103万人死于艾滋病毒/艾滋病,719,600人死于疟疾。多药耐药的普遍性使这种情况明显恶化。虽然可以使用诸如万古霉素,甲硝唑,非达唑胺或硝唑尼特的治疗剂,但由于耐药性或对肠道微生物组的毒性,迫切需要新药,特别是那些具有窄谱的药物。

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