与昆虫结合的微生物提供了丰富的新抗生素来源

在20世纪，医学被抗生素的发现和发展所改变，其中绝大多数来自一种来源：土壤细菌。但我们似乎已经挖掘出这种供应。致病病原体对现有抗生素的抵抗力正在增加，危及数百万人的生命并耗费数十亿美元。对土壤细菌的新调查往往会产生旧的化学物质。很少有制药公司在开发新的抗生素药物。

但同样的一类细菌给我们提供了许多抗生素，称为链霉菌，不仅在土壤中，而且包括昆虫在内都是一个家。威斯康星大学麦迪逊分校细菌学教授Cameron Currie表示，这些昆虫相关微生物中的一些可以为宿主提供抗感染保护，这表明昆虫及其微生物组可能成为人类医学中丰富的新抗生素来源。 。

因此，在一个合作者团队中，Currie开始测试这个想法，成千上万次。通过对来自北美和南美不同环境的1,400多种昆虫的微生物进行详尽的搜索，Currie的研究小组发现，昆虫传播的微生物通常在阻止一些最常见和最危险的抗生素抗性病原体方面优于土壤细菌。

在他们的工作中，科学家们发现了一种来自巴西真菌养殖蚂蚁的新抗生素，命名为cyphomycin。Cyphomycin在对抗大多数其他抗生素和对抗真菌感染的真菌的实验室测试中是有效的，而不会在小鼠模型中引起毒副作用。研究人员已经提交了一项基于细胞霉素的专利，因为它在这些早期测试中有效，使团队开始进行所需的大量额外工作，然后将细胞霉素开发成临床中使用的新药。

该研究是迄今为止评估昆虫相关微生物抗生素活性的最大和最彻底的研究。

这项工作于1月31日在Nature Communications杂志上发表。该研究由Currie实验室研究生Marc Chevrette领导，在威斯康星大学麦迪逊分校药学院，华盛顿大学医学院和公共卫生学院以及北美和南美的其他几个机构担任合作。

链霉菌在大约3.8亿年前进化，后来分化成许多谱系，其中一些更常见于土壤中或与昆虫有关。这种进化距离意味着昆虫相关的微生物已经适应了它们自己独特的环境背景。

“因此，如果你看一个不同的进化背景，你会发现新的化学反应，”Chevrette说。

为了调查大部分昆虫多样性，Currie团队在所有主要昆虫群体中收集了2500多种物种，包括苍蝇，蚂蚁和蜜蜂，飞蛾和蝴蝶，甲虫等。大约三分之一是在热带景观中收集的，另外三分之一来自温带气候，其余来自北极或其他地区。

“我们可以在几天内收集400只昆虫，”库里说，他自己的收集任务将他带到了夏威夷的夏威夷。超过一半的昆虫携带正确的细菌。总之，这些昆虫提供了超过10,000种微生物进行测试。该团队从土壤或植物来源中分离出另外7,000株菌株。

然后是实验 - 其中很多。

“我们研究的真正力量是我们做了50,000次，”Chevrette说。

这50,000个试验测试了每种微生物抑制24种不同细菌和真菌生长的能力，其中许多细菌，如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，更广为人知的MRSA，对人类健康构成严重威胁。与从土壤或植物中分离的微生物相比，更大比例的昆虫相关微生物能够抑制这些细菌或真菌靶标的生长。

来自威斯康星大学医学与公共卫生学院的医学微生物学教授David Andes，研究人员测试了数十种有前景的微生物菌株对抗小鼠感染的能力。这些微生物的提取物有效地杀死了细菌和真菌病原体，很少有毒副作用。

作为进一步的概念证明，该团队与药学院教授蒂姆·布尼尼(Tim Bugni)合作，以纯化细胞霉素并确定其化学结构。Cyphomycin能够通过白色念珠菌(Candida albicans)治疗小鼠感染，白色念珠菌是一种经常感染免疫功能低下者的机会性真菌病原体。Cyphomycin在小鼠中也显示出低毒性。

通过在小鼠中证明有效的抗微生物作用和低毒性，研究人员已经通过了开发用于人类临床的新抗生素的第一道屏障。但是许多有希望的药物在开发过程中进一步失败，这就是为什么在早期鉴定多种候选抗生素很重要的原因。

Currie的团队并不惊讶昆虫相关的微生物是新型抗生素的有前途的来源。他们说，一方面，昆虫可能有助于选择对动物无毒的抗生素。而且由于许多昆虫依靠微生物抗生素来对抗自身环境中不断发展的病原体，因此他们可能会选择能够克服常见抗性机制的抗生素。

“这些昆虫正在为我们进行探矿，”库里说。