抗生素“megacluster”发现提供对抗超级细菌新策略

# 抗生素"巨簇"发现为对抗超级细菌提供新策略 来源：https://arstechnica.com/health/2026/06/antibiotic-megacluster-discovery-provides-new-strategy-to-fight-superbugs/ 跳转到内容 (https://arstechnica.com/health/2026/06/antibiotic-megacluster-discovery-provides-new-strategy-to-fight-superbugs/#main) 这是“在补充抗生素武器库的努力中一项令人兴奋的进展”。 这是一张1972年在自来水琼脂上培养的链霉菌（Streptomyces sp.）的玻片培养物。图片来源：Getty | CDC (https://www.gettyimages.com/detail/news-photo/this-is-a-slide-culture-of-a-streptomyces-sp-grown-on-tap-news-photo/579216572?adppopup=true) 抗生素耐药性自我们开始使用抗生素以来就一直笼罩着人类。在20世纪，这些药物将可能危及生命的细菌感染降级为小小的不便——这似乎是现代医学的奇迹。但这些药物并非人类真正的发明；我们大多是从微生物那里“偷”来的，而微生物之间的军备竞赛已经持续了几个世纪。微生物进化既制造了致命的分子，也创造了巧妙的逃避死亡手段，因为微小的有机体不断为地盘和资源而战。当今临床使用的抗生素中，超过80%基于这些“领土争夺武器”，科学家称之为“天然产物”。 几十年来，人类从微生物中开采抗生素分子并加以改造以开发新药，始终领先于进化中的狡猾对策。但近年来，新的天然产物越来越难找到，新抗生素的研发管道已萎缩成涓涓细流。与此同时，现有抗生素被过度使用，耐药性已达到临界水平。大多数抗生素是单一生物活性分子，有些甚至可以被单一突变破解。尽管当前形势严峻，本周《自然》杂志上的一项研究 (https://www.nature.com/articles/s41586-026-10647-9) 报告了一项引人注目的发现，它不仅指向一种潜在的新抗生素疗法，还提供了一种全新的策略，以便再次在微生物军备竞赛中占据先机。 ## 令人兴奋的发现 这项研究由加拿大安大略省麦克马斯特大学的生物医学研究员Eric Brown领导，报告了一个被称为“巨簇”的大基因块的发现，该基因块编码四种分子，它们似乎协同作用以破坏单一的必需代谢途径。 “这是补充抗生素武器库努力中一项令人兴奋的进展，”Genentech的微生物科学专家Steven Rutherford在《自然》杂志的随附评论文章 (https://www.nature.com/articles/d41586-026-01804-1) 中写道。“更广泛地说，该研究提供了一张路线图，展示了如何利用基因组挖掘来识别新的抗菌天然产物及其使用策略。” 该巨簇产物攻击的途径是生物素（又称维生素B7）的合成途径。这种营养物质是许多人类病原体生长和毒力所必需的，更具体地说，它是关键代谢酶正常工作所需的辅因子。有些细菌可以从周围环境中获取生物素，但通常环境中生物素稀少，因此细菌拥有进化保守的自身合成途径。 有趣的是，Brown及其同事在已被充分研究的链霉菌（*Streptomyces*）物种中发现了这个靶向生物素的巨簇。链霉菌是生活在土壤中的细菌，被誉为抗生素分子发现的金矿。许多天然产物已从中提取，包括20世纪40年代发现的基本药物链霉素。尽管如此，这个巨簇至今一直被忽视，部分原因可能是实验室中的细菌通常生长在营养丰富的培养基中。 ## 全新策略 此外，当研究人员在细菌基因组中寻找新抗生素时，他们扫描的是可能负责产生单一分子的生物合成基因簇（BGCs）。但Brown团队识别出一个由四个簇组成的簇——即巨簇——它不仅产生一种，而是四种分子，它们以不同方式干扰生物素途径。仔细研究发现，其中三个簇产生抗生素分子——stravidins、acidomycins、dapamycins——各自阻碍生物素生物合成途径中的不同酶。剩下的第四个簇产生2-甲基-7-酮-8-氨基壬酸（α-Me-KAPA），它似乎是一种替代生物素前体的“假分子”，基本上劫持了该途径，产生无用的生物素类似物。 此外，该巨簇两侧还编码产生链霉亲和素（streptavidin）的基因，这是一种已知能吸收并螯合生物素的蛋白质。 [](https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2026/06/d41586-026-01804-1_52793336.webp) 一个产生协同抑制生物素合成的分子的基因巨簇。 一个产生协同抑制生物素合成的分子的基因巨簇。图片来源：《自然》，2026年，Rutherford (https://www.nature.com/articles/d41586-026-01804-1) 总之，该巨簇对许多细菌（包括链霉菌的对手）的一条必需途径实施了复杂的围攻。试管和小鼠实验证实，该巨簇的产物能杀死多种细菌，并且联合使用时效力更强。 随着临床中抗生素耐药性增加，医生和研究人员不得不测试哪些药物组合可以提高疗效。但正如Rutherford在评论中指出的，“发现一个编码协同性生物素合成抑制剂产生的天然巨簇表明，进化已经识别出通过不同机制起作用的有效抗菌剂组合。”此外，这种进化出的协同系统可能让微生物更难开发出对抗手段，从而可能延缓耐药性的出现。 Rutherford谨慎地指出，从这一发现到临床中拥有新的抗生素疗法之间还有许多重大步骤。这包括更多基础研究、针对人体给药的分子优化，以及昂贵且漫长的安全性和有效性临床试验。 尽管如此，从扫描单个BGC转向“巨簇”是一种全新的策略，可能重振天然产物开发。 “抗生物素巨簇的结构为自然进化的联合疗法提供了范例，支持将抗生素发现从分离单个活性分子转向重建天然的协同系统，”Brown及其同事总结道。“随着基因组挖掘方法的进步，识别类似的巨簇可能揭示通过模仿自然策略来克服抗菌耐药性的新途径。” Beth Mole照片 (https://arstechnica.com/author/beth/) Beth是Ars Technica的高级健康记者。Beth拥有北卡罗来纳大学教堂山分校的微生物学博士学位，并曾就读于加州大学圣克鲁斯分校的科学传播项目。她专注于报道传染病、公共卫生和微生物。 17条评论 (https://arstechnica.com/health/2026/06/antibiotic-megacluster-discovery-provides-new-strategy-to-fight-superbugs/#comments) 1. “最多阅读”中第一个故事的列表图片：Anthropic表示阿里巴巴必须因最大规模的Claude克隆攻击而受到惩罚 (https://arstechnica.com/tech-policy/2026/06/anthropic-claims-alibaba-defied-trump-to-attack-claude-and-steal-capabilities/)