柠檬掌握操纵药物制造细菌的秘密

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佐治亚大学的研究人员发现了一种将DNA转移到链霉菌中的方法,这是一种土壤传播细菌,制药公司目前从中制备数百种抗生素和一些抗癌药物。他们的研究结果在线发表于5月22日出版的《美国国家科学院院刊》,为科学家们对这些生物进行基因工程改造开辟了道路——这种能力应该使制药公司更容易开发新药。

虽然其他生物体可以很容易地被操纵——例如,大肠杆菌是微生物学家的细菌豚鼠——但链霉菌非常不情愿吸收外源DNA。多年来,科学家们使用称为噬菌体的病毒(感染细菌并将DNA片段运输到宿主中)来获得基因改造的大肠杆菌。同样的策略对于操纵链霉菌毫无用处。

珍妮特·韦斯特法林和佐治亚大学的两名学生朱莉·伯克和大卫·施耐德怀疑为什么这种方法会失败:受感染的细菌屈服于病毒——这种现象称为超感染杀伤。为了验证他们的假设,他们转向柠檬酸,一种在柠檬、酸橙和橙子等水果中含量丰富的物质,也可以降低噬菌体的毒力。通过添加少量的柠檬酸并降低温度,研究人员发现他们实际上可以避免细菌中致命的病毒感染。更重要的是,他们成功地将一些标记基因从一种链霉菌菌株转移到另一种菌株。


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这一发现可能是加速新药开发的一个重大突破。至少有二十几种链霉菌(已知自然界中存在数百种)是链霉素、氯霉素和抗癌药物博来霉素等药物的主要来源。但是,人们对它们的生物学以及它们如何制造这些分子知之甚少。如今,大多数制药公司通过使用耗时且成本高昂的程序测试成千上万或数百万个细菌样本来寻找新的抗生素。虽然病原体对抗生素产生耐药性的速度很快,但土壤细菌的进化速度太慢,无法跟上。“如果能够操纵产生它们的生物体,那么就有许多[新药]等待开发,”韦斯特法林说。“洗牌现有药物的遗传途径的能力可能会产生[新化合物],而这些化合物不会产生耐药性。”

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