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科研资讯 | 埃默里大学 | 栗叶中的一种分子可以中和掉耐药的葡萄球菌

已有 839 次阅读 2021-10-15 14:29 |个人分类:科研资讯|系统分类:论文交流

科研资讯 - Frontiers in Pharmacology

科学家们从欧洲栗子树的叶子中提取出了一种分子,它可以中和危险的、耐药的葡萄球菌。由来自埃默里大学的科学家领导的科研团队日前将这一成果发表在Frontiers in Pharmacology 【IF:5.810】上。研究人员将这种分子命名为 Castaneroxy A —— 以欧洲板栗Castanea命名。

据悉,意大利乡村传统偏方中栗叶的使用启发了这项研究。

这项论文的资深作者、埃默里大学人类健康研究中心和医学院皮肤病学系副教授Cassandra Quave表示:“我们能够分离出这种分子,这是科学上的新发现,它只存在于栗叶中且非常少量。我们还展示了它是如何通过破坏耐甲氧西林金黄色葡萄球菌产生毒素的能力来解除其武装的。”

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)由于对抗生素具有耐药性,进而导致难以治疗的感染。它是全球最严重的传染病之一,被美国疾病控制与预防中心(CDC)列为“严重威胁”。仅在美国,每年就发生近300万起耐抗生素感染并导致超3.5万人死亡。

抗生素通过杀死葡萄球菌发挥作用,而葡萄球菌能让少数存活下来的细菌产生更大的耐药性从而产生“超级细菌”。Quave实验室已经从巴西花椒树和欧洲栗子树中鉴定出了可以简单中和MRSA的有害影响从而让细胞和组织在不会增加抗力的情况下从感染中自然愈合的化合物。

Quave表示:“我们正在尝试用跟传统抗生素作用不同的化合物来填补抗菌药物研发的管道。我们迫切需要这些新战略。”她指出,抗生素感染每年导致全球约70万人死亡,如果没有新的治疗方法,这个数字预计将呈指数级增长。

这项研究的论文第一作者是Akram Salam,他作为博士研究生通过埃默里大学的分子系统和药理学研究生项目在Quave实验室进行了这项研究。

Quave是一位医学民族植物学家,专门研究传统的植物疗法以寻找到有前景的新药物。尽管许多主要药物都是植物性药物,从阿司匹林到紫杉醇,Quave是少数几个专注于抗生素耐药性的民族植物学家之一。

这篇论文背后的故事始于十多年前,当时Quave和她的同事研究了书面报告并在意大利南部农村地区进行了数百次实地采访。这让他们想到了原产于南欧和小亚细亚的欧洲甜栗树。“在意大利传统医学中,将煮熟的叶子敷在皮肤上可以用来治疗烧伤、皮疹和感染的伤口,”Quave说道。

于是Quave把样本带回实验室分析。2015年,她的实验室发表了一项研究结果,即叶子中的提取物甚至能消除超强毒性的MRSA菌株,这些菌株可能会在健康运动员身上造成严重感染。实验还表明,这种提取物不会干扰皮肤细胞上正常、健康的细菌。

最后,研究人员展示了提取物的工作原理,即通过抑制MRSA细菌彼此交流的能力。据悉,这一过程被称为群体感应。MRSA利用这种感应信号系统制造毒素并增强其毒性。

在这篇论文中,研究人员希望从植物提取物中分离出这些活性成分。人工提取的过程非常辛苦,因为植物提取物通常会含有数百种不同的化学物质。每一种化学物质都必须被分离出来,然后进行功效测试。大规模的分数收集器加上高性能的液相色谱系统使得分离过程自动化,但它们可能要花费数万美元并且没有Quave实验室需要的所有功能。

不过这一实验室的研究专家Marco Caputo解决了这个问题。他用了一个儿童玩具的软件设备、乐高MINDSTORMS创造者,一些乐高积木以及五金店的一些组件为实验室定制了一个自动液体分离器,成本为500美元。实验室成员将这项发明称为LEGO MINDSTORMS Fraction Collector。

之后,Quave实验室首次从植物提取物中分离出一组分子--环阿尔廷型三萜(cycloartane triterpenoids)并首次显示出这组分子能有效阻断MRSA的毒性。然后研究人员深入研究,他们从这组分子中分离出最活跃的单一分子--现被称为Castaneroxy A。

“我们自制的设备真的帮助加快了我们的发现步伐。我们能够分离出这种分子并获得它的纯晶体,尽管它只占栗叶的0.0019%,”Quave说道。

科罗拉多大学的共同作者Alexander Horswill的实验室通过对感染了MRSA的老鼠皮肤展开的测试证实了这种分子在抑制MRSA毒性方面的功效,这使得皮肤愈合得更快。

Quave继续说道:“我们正在为临床层面对抗细菌感染的新策略奠定基础。我们不是过分关注如何治疗病原体,而是专注于如何更好地治疗病人。我们的目标不是杀死微生物而是找到削弱它们的方法以便免疫系统或抗生素能够更好地清除感染。”


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