搞掉細菌的耐葯基因，這個結構簡單的小分子做到了

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在人類對抗疾病的漫長過程中，抗生素的發現無疑具有劃時代意義，相信我們平台的每位讀者都能道出幾個人盡皆知的抗生素故事。在眾多抗生素中，四環素是早年間應用非常廣泛的一類，年輕的讀者也許有些陌生，不要緊，跟長輩們請教一下「四環素牙」就知道這個葯當年應用範圍有多廣啦。抗生素在目前臨床應用中最大的問題就是耐葯，四環素更不例外。哈佛大學醫學院的Roy Kishony等人最近在Nature Chemical Biology上發表文章，報道了他們開發的一種化合物篩選方法，該方法能夠篩選出逆轉病菌四環素耐葯的化合物，並利用該方法成功發現了苗頭化合物β-檜木醇（β-thujaplicin）和雙硫侖（disulfiram）。（Compounds that select against the tetracycline-resistance efflux pump.Nature Chemical Biology,2016, DOI: 10.1038/nchembio.2176）

在四環素耐葯當中，TetA外排泵（efflux pump）是最為常見的耐葯機制。作者針對這一機制開發了一套化合物篩選方法。大致說來就是對TetA敏感型菌株和TetA耐葯型菌株分別標記了不同的熒光蛋白，再利用化合物對這兩種菌株的競爭抑制作用篩選出對TetA敏感型或耐葯型菌株有效的化合物。文字不如圖直觀，看下圖，大夥一目了然。

圖片來源：Nature Chemical Biology

作者應用這套篩選系統對19769個化合物進行了篩選，結果發現β-檜木醇和雙硫侖能夠抑制四環素耐葯菌株的生長。鑒於β-檜木醇的最大半數抑制濃度優於雙硫侖，且易於製備衍生物，作者對β-檜木醇進行了深入研究。通過對β-檜木醇衍生物的活性研究總結出了初步的構效關係：1.羥基是維持活性的必需基團；2.異丙基的存在與否及取代位置影響化合物對TetA敏感型或耐葯型的選擇性。

圖片來源：Nature Chemical Biology

大家都知道細菌有著驚人的繁殖速度，並且在增殖過程中會產生各種各樣的突變菌株，比如耐葯突變菌株，當然耐葯菌株也會突變成非耐葯的敏感菌株。作者想搞清楚β-檜木醇是否具有逆轉耐葯突變的作用，於是針對耐葯菌株設計了如下圖所示的實驗。

圖片來源：Nature Chemical Biology

結果表明，β-檜木醇使得耐葯菌數量急劇下降，進一步測序後發現耐葯突變基因tetA（也就是編碼TetA外排泵的基因）消失。將這些菌株繼續用四環素衍生物強力黴素（Doxycycline）刺激後發現，僅有1/8菌株重新獲得了耐葯突變基因tetA並呈現出四環素耐葯特性。隨後，作者利用全基因組測序分析，單核苷酸多態性分析解釋了耐葯突變基因tetA消失的可能機制。當然，作者也得到了β-檜木醇耐葯菌株，並且通過實驗證明了只有極少數菌株同時具有β-檜木醇耐葯和四環素耐葯的表型。

這篇文章真是短小精悍，三頁正文兩幅圖，可結果不說逆天也算是振奮人心。一直以來我們都在費盡心思尋找能夠治療各種耐葯菌的新型抗生素，但是人類新葯研發速度遠遠慢於細菌產生耐葯突變的繁殖速度。這篇文章為我們應對抗生素耐葯問題提供了一種新穎策略。作者也直言不諱地講，該結果意味著一種針對抗生素耐葯菌的兩步治療法成為可能。具體來說，對於引起某種疾病的細菌我們可以應用四環素，用啊用啊用啊，耐葯啦，怎麼辦？不用怕，放大招——β-檜木醇治療一周！咦，不耐葯啦，原來的四環素接著用……是不是很BUG的治療策略？

圖片來自網路

熱心群眾肯定會關心這化合物葯代行為怎麼樣啊？安全性如何啊？有沒有上臨床啊……嗯，其實，我就關心一個問題，應用這種治療策略該用什麼牙膏！

圖片來自網路

http://www.nature.com/nchembio/journal/vaop/ncurrent/full/nchembio.2176.html

（本文由樂只君子供稿）

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