研究人员发现大麻隐藏的抗生素潜力

诸平

Fig. 1 Professor Eric Brown (left); research associate Maya Farha (centre), and postdoctoral fellow Omar El-Halfawy, are authors of the study and members of the Michael G. DeGroote Institute for Infectious Disease Research and Department of Biochemistry and Biomedical Sciences at McMaster University. Credit: McMaster University

据加拿大麦克马斯特大学（McMaster University）2020年2月26日提供的消息，麦克马斯特大学的研究人员已经确定了一种由大麻植物制成的抗菌化合物，可作为新药开发的先导。图1是麦克马斯特大学提供的照片，其中埃里克·布朗教授（Professor Eric Brown, 左）；研究助理玛娅·法哈（Maya Farha，中）和博士后研究者奥玛·艾哈伐韦（Omar El-Halfawy）都是该研究的主要参与者，也是麦克马斯特大学生物化学与生物医学系米查尔·德格洛特（Michael G. DeGroote）传染病研究所的成员。

麦克马斯特大学研究人员的一个跨学科研究小组发现，称为大麻萜酚（cannabigerol, CBG）的化合物或大麻素(cannabinoid)不仅对小鼠具有抗菌作用，而且还可以抵抗具有抗性的细菌家族如耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA）。相关研究结果于2020年2月4日已经在《美国化学学会传染病》（ ACS Infectious Diseases）杂志上发表——Maya A. Farha, Omar M. El-Halfawy, Robert T. Gale, Craig R. MacNair, Lindsey A. Carfrae, Xiong Zhang, Nicholas G. Jentsch, Jakob Magolan, Eric D. Brown. Uncovering the Hidden Antibiotic Potential of Cannabis, ACS Infectious Diseases, Publication Date:February 4, 2020. https://doi.org/10.1021/acsinfecdis.9b00419

此项研究的通讯作者，麦克马斯特大学生物化学和生物医学教授埃里克·布朗(Eric D. Brown)说：“在这项研究中，我们调查了18种市售的大麻素类(cannabinoids)物质，它们都显示出抗生素活性，其中一些具有比其他物质更强的活性。其实大麻素类物质（cannabinoids）并非就是一种纯净物，它可以进一步分离出以下不同类型的物质或某些纯净物。 

埃里克·布朗教授说：“我们重点研究的是一种非精神活性大麻素（non-psychoactive cannabinoid）——即被称为大麻萜酚（cannabigerol简称CBG）的化合物，因为它具有最有希望的活性。我们合成了大量的大麻素（cannabinoid），为我们深入研究提供了足够的化合物。”

研究小组发现CBG对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)有抗菌活性,它有阻止细菌形成生物膜的能力。生物膜是微生物群落它们彼此相连，并附着在表面;它破坏了预先形成的生物膜和对抗生素有抗药性的细胞。所以说CBG是通过靶向细菌细胞膜来实现抗菌作用的。生物膜也称为生物被膜，是微生物有组织生长的聚集体,是指附着于有生命或无生命物体表面被细菌胞外大分子包裹的有组织的细菌群体。生物膜细菌对抗生素和宿主免疫防御机制的抗性很强。生物膜中存在各种主要的生物大分子如蛋白质、多糖、DNA、RNA、肽聚糖、脂和磷脂等物质。生物膜多细胞结构的形成是一个动态过程，包括细菌起始粘附、生物膜发展和成熟扩散等阶段。

细菌不可逆的附着于惰性或活性实体的表面，繁殖、分化，并分泌一些多糖基质，将菌体群落包裹其中而形成的细菌聚集体膜状物。单个生物被膜可由一种或多种不同的微生物形成。随着近来研究的进展，细菌和真菌等生物膜已参与多种健康状况。美国国立卫生研究院（US National Institutes of Health, NIH）在2002年要求拨款的呼吁中指出，生物膜占“体内微生物感染的80％以上”。详见David Davies. Understanding biofilm resistance to antibacterial agents. Nature Reviews Drug Discovery, 2003, Volume 2, pages: 114–122. https://www.nature.com/articles/nrd1008

斯坦福大学微生物学和免疫学教授马丁（A C Matin）说：“引起生物膜形成的主要原因是在生物膜中，细菌对抗生素和其他可用于控制它们的主要消毒剂具有更强的抵抗力。”

生物膜构成了一种受保护的生长模式，允许微生物在恶劣的环境中生存。实际上，根据微生物杂志上的文章，与自由漂浮细菌相比，以生物膜生长的细菌对抗生素以及其他生物和化学试剂的抵抗力要高出1500倍。马丁教授将生物膜抗性与细菌中抗生素抗性的普遍提高相结合描述为“双重打击”，这已经成为治疗感染的主要挑战。形成生物膜的能力是细菌的普遍属性。生物膜是由自产生的细胞外基质连接在一起的多细胞群落。不同的细菌形成生物膜的机制不同，常常取决于环境条件和特定的菌株属性。

当对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）感染的小鼠给予CBG时，实验室中的这些发现（CBG对MRSA有抗菌活性，它具有阻止细菌形成生物膜的能力）得到了支持。

埃里克·布朗说：“事实证明，CBG在解决病原细菌方面很棒。” “这些发现表明大麻素类物质（cannabinoids）作为抗生素具有真正的治疗潜力。”

埃里克·布朗同时指出，研究小组注意到的一个警告是CBG对宿主细胞的毒性，这使研究结果成为重要的线索，而不是可能的最终产物。他说：“它打开了一个治疗窗口，可以将其发展为药物。但这仅仅是一个很狭窄的窗口而已。” “下一步是尝试制备更好的此类化合物，使其对细菌更具特异性，并且毒性更小。”

自加拿大大麻合法化以来，过去两年来，埃里克·布朗实验室一直在研究大麻的抗生素潜力。他说：“这项研究成为我们的首要考虑，部分原因是因为我们在加拿大。” “对这种研究进行了一些污名化的投资，但越来越多的轶事证据表明大麻可药用。一切关于大麻的污名似乎正在逐渐消失。”

埃里克·布朗说，这项研究依赖于他的合作者，麦克马斯特大学生物化学和生物医学科学副教授雅各布·马戈兰（Jakob Magolan），他专门研究使用有机合成化学进行药物开发。

埃里克·布朗说：“我的实验室和雅各布·马戈兰（Jakob Magolan）的实验室相距不远，彼此仅几步之遥，我们的研究团队一直保持互相交流。” “这只是我们参与的许多令人兴奋的项目之一，这些项目结合了具有截然不同但互补的专业知识的科学家。”大家优势互补，便是获得成功的基础。更多信息请注意浏览原文或者相关报道。

Potent antimicrobial found that shows promise in fighting staph infections

https://calgarycmmc.com/chemicalcomposition.htm

Abstract

The spread of antimicrobial resistance continues to be a priority health concern worldwide, necessitating the exploration of alternative therapies. Cannabis sativa has long been known to contain antibacterial cannabinoids, but their potential to address antibiotic resistance has only been superficially investigated. Here, we show that cannabinoids exhibit antibacterial activity against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), inhibit its ability to form biofilms, and eradicate preformed biofilms and stationary phase cells persistent to antibiotics. We show that the mechanism of action of cannabigerol is through targeting the cytoplasmic membrane of Gram-positive bacteria and demonstrate in vivo efficacy of cannabigerol in a murine systemic infection model caused by MRSA. We also show that cannabinoids are effective against Gram-negative organisms whose outer membrane is permeabilized, where cannabigerol acts on the inner membrane. Finally, we demonstrate that cannabinoids work in combination with polymyxin B against multidrug resistant Gram-negative pathogens, revealing the broad-spectrum therapeutic potential for cannabinoids.