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新型抗感染药物设计的理想靶位--细菌分泌系统

已有 3886 次阅读 2015-5-2 11:34 |个人分类:细菌毒力研究|系统分类:观点评述| 细菌毒力, 分泌系统, 抗感染药物设计, 抗毒药物

抗生素在全球范围的过度使用急剧加速了细菌耐药进化的进程。联合国世界卫生组织近期公布了抗感染药物耐受的世界地图,并警告“后抗生素”时代可能迅速成为现实(Naturedoi:10.1038/nature.2014.15135)。

常规抗感染药物靶向细胞壁合成或蛋白质翻译等细菌生命周期中的关键过程,可直接“杀死”细菌。巨大的选择压力不可避免的加速了耐药株的出现。为面对这一挑战,急需拓展抗感染药物研发的新策略。细菌的致病性通常来自毒力因子、毒力蛋白,这也是细菌获得生存竞争优势的关键原因之一。使用不直接威胁致病菌“生命”的抗毒力药物(antivirulenceagent),解除致病菌的“武装”,使其丧失毒力及生存竞争优势,可以起到理想的抑菌效果。显而易见,这种策略具有较小的选择压力,可延缓耐药的出现。

细菌毒力因子通过组装在细菌被膜上巨大的针状分子装置“注射”至宿主细胞内,从而发挥毒力。这类分子装置及其所分泌的毒力因子称为“分泌系统”。迄今为止,人们在革兰氏阴性和革兰氏阳性菌中共发现了7种分泌系统,分别为T1SS-T7SS(type 1-7 secretionsystem), 大部分与细菌致病性有关。研究表明,毒力蛋白分泌是高度复杂、高度特异的过程,包括了毒力基因的表达调控,毒力蛋白的合成,识别,解折叠,分泌和复性等诸多环节,每一个环节均受到严密的调控。因此,可通过阻断分泌过程中一个或多个环节破坏分泌系统功能,从而降低细菌毒力和致病性,削弱其生存竞争能力,最终实现消灭致病细菌的目的。

设计抵抗细菌毒力药物的前提是在分子水平上对分泌系统功能的充分了解。目前,除了T3SS功能研究比较成熟以外,最新发现的T6SS和T7SS的功能研究才刚刚起步。最新研究结果提示了T6SS不但参与了微生物群落的生存竞争,而且与致病密切相关。T7SS是革兰氏阳性菌中特有的分泌系统,影响了细菌在宿主细胞间的移动,与结核分枝杆菌致病机制密切相关。然而,T6SS和T7SS相关的基础研究尚有较大的探索空间,主要体现在:(1)针状分子装置的组装机制不明;(2)毒力基因的表达调控机制不明;(3)毒蛋白的识别、运输机制不明;(4)毒力因子的功能和致病机制不明。如果能在以上科学问题研究方面实现突破,将为研发新型抗毒类药物提供思路。

国内外相关研究的综合分析表明,细菌分泌系统功能与致病机制研究已经成为国际科学界关注的热点和焦点,具有广阔的发展空间。我国在细菌分泌系统方面的研究已取得初步成果,但仍然缺乏经费支持,与抗病毒类药物研发规模相比差距较大。目前,造成抗生素耐药问题日益凸显的原因之一是抗菌药物的研发成本高、周期长、利润低,缺乏资助。包括制药企业R&D和公益性研究机构纷纷放弃抗菌药物的研发工作。WHO报告显示,1983-1992年,美国FDA批准的抗生素新药为30种,而2003-2014年期间仅批准了7种。这与当前抗生素耐受的严峻形势对比形成了令人担忧的反差。因此,联合国世界卫生组织呼吁国际社会采取联合行动,通过政策调整和资金支持倾斜鼓励抗菌药物的研究,特别注重新药物研发策略的建立。我国应通过加大相关研究经费资助力度,鼓励细菌分泌系统功能与致病机制研究,从而加强我国在该领域的研究基础,为我国在未来国际生物医药领域知识产权竞争中蓄积力量。

 



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