擴展工具箱：新型 IIb 類微菌素對革蘭氏陰性 ESKAPE 和植物病原體顯示出活性

核心概念

此研究發現並驗證了十二種新型 IIb 類微菌素，證明了這些抗菌肽比以前認為的更普遍，並且可能成為對抗耐藥性病原體（包括人類和植物病原體）的有效工具。

摘要

研究論文摘要

參考文獻： Mortzfeld, B. M., Bhattarai, S. K., & Bucci, V. (2023). Expanding the toolbox: Novel class IIb microcins show activity against gram-negative ESKAPE and plant pathogens. bioRxiv, 2023-05. https://doi.org/10.1101/2023.05.04.539412

研究目標： 本研究旨在探索 IIb 類微菌素的潛在多樣性及其作為新型抗菌劑的潛力。

方法： 研究人員使用基於資訊學的方法挖掘公開的細菌基因組數據庫，以尋找新的 IIb 類微菌素。他們通過將這些微菌素異源表達於大腸桿菌中，並針對各種細菌（包括革蘭氏陰性 ESKAPE 和植物病原體）測試其抗菌活性，驗證了其抗菌效力。

主要發現： 本研究發現了十二種新的 IIb 類微菌素，這些微菌素來自七個不同的腸桿菌科物種。值得注意的是，其中兩種微菌素對革蘭氏陰性 ESKAPE 病原體（鮑曼不動桿菌和銅綠假單胞菌）表現出活性，這表明 IIb 類微菌素的靶標範圍比以前認為的更廣。

主要結論： 這些發現挑戰了 IIb 類微菌素僅限於大腸桿菌和肺炎克雷伯菌的傳統觀點。本研究強調了這些抗菌肽在細菌世界中的普遍性，並突出了它們作為開發針對耐藥細菌的新型治療劑的潛力。

意義： 本研究通過擴展已知的 IIb 類微菌素庫，顯著促進了抗菌研究。發現針對 ESKAPE 病原體的微菌素為解決抗生素耐藥性危機帶來了希望。

局限性和未來研究： 未來的研究應側重於闡明這些新型微菌素的作用機制、確定其天然靶標範圍，並評估其作為治療劑的體內功效。此外，探索將這些微菌素與現有抗生素聯合使用以增強其效力將是一件有趣的事情。

統計資料

與肺炎克雷伯菌 (BAA 1705) 相比，Se G492 對鮑曼不動桿菌 (BAA 1790) 的效力高 256 倍。
Se G492 對大腸桿菌 (BAA 196) 的效力高 128 倍。
Se G492 對銅綠假單胞菌 (PA14) 的效力高 8 倍。

引述

從以下內容提煉的關鍵洞見

Expanding the toolbox: Novel class IIb microcins show activity against Gram-negative ESKAPE and plant pathogens

by Mortzfeld,B.... 於 www.biorxiv.org 12-06-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.12.05.570296v2

深入探究

這些新發現的微菌素在自然細菌群落中的生態作用是什麼？

這些新發現的微菌素很可能在塑造自然細菌群落的組成和動態方面發揮著重要作用。雖然這項研究主要集中在它們的抗菌活性，但我們可以推斷出它們的生態作用：

**介導競爭：**微菌素是細菌用來在資源競爭中勝過其他細菌的工具。新發現的微菌素擴大了已知的微菌素庫，表明細菌間的競爭比我們之前認為的更為普遍和複雜。
**影響群落結構：**通過抑制或殺死其他細菌，微菌素可以影響細菌群落的組成。這對於維持微生物群落的平衡至關重要，例如在人類腸道中，微菌素可以幫助控制潛在的有害細菌。
**促進合作：**雖然微菌素主要被認為是競爭的介質，但它們也可以間接地促進合作。例如，通過抑制優勢物種，微菌素可以為其他物種創造生存空間，從而促進多樣性。
**影響植物健康：**研究發現，一些新發現的微菌素對植物病原體具有活性。這表明微菌素可能在植物根際的微生物群落中發揮作用，影響植物的健康和生長。
需要進一步的研究來充分闡明這些新發現的微菌素在不同生態系統中的生態作用。

如何克服將這些微菌素開發為治療劑的潛在挑戰，例如潛在的耐藥性和脫靶效應？

將微菌素開發為治療劑面臨著一些挑戰，包括耐藥性和脫靶效應。以下是一些克服這些挑戰的策略：

**篩選新型微菌素：**持續尋找和鑑定新型微菌素至關重要，因為這可以提供更多樣的抗菌武器庫，減少細菌產生交叉耐藥性的可能性。
**設計混合微菌素：**通過基因工程技術，可以將不同微菌素的活性部分結合起來，創造出具有更廣譜抗菌活性和更低耐藥性風險的混合微菌素。
**靶向遞送系統：**利用納米顆粒或其他靶向遞送系統，可以將微菌素特異性地遞送到感染部位，減少脫靶效應和對有益菌群的影響。
**聯合療法：**將微菌素與其他抗生素或抗菌劑聯合使用，可以提高療效並降低耐藥性發展的風險。
**監測耐藥性：**持續監測細菌對微菌素的耐藥性發展至關重要，以便及時調整治療方案。
通過結合這些策略，我們可以提高微菌素作為新型抗菌藥物的臨床應用前景。

我們可以從對細菌競爭和抗菌肽進化的理解中學到什麼，以應對人類健康面臨的其他挑戰？

對細菌競爭和抗菌肽進化的理解可以為我們提供應對人類健康面臨的其他挑戰的寶貴見解：

**開發新型抗菌藥物：**通過研究細菌如何產生和利用抗菌肽，我們可以開發出模仿這些機制的新型抗生素，以應對日益嚴重的抗生素耐藥性危機。
**調節微生物群落：**了解細菌間的競爭和合作關係可以幫助我們開發出調節微生物群落的策略，例如使用益生菌或益生元，以改善人類健康。
**控制傳染病：**通過研究細菌如何進化出對抗菌肽的耐藥性，我們可以開發出更有效的策略來控制傳染病的傳播。
**開發診斷工具：**細菌競爭和抗菌肽的知識可以用於開發診斷工具，例如基於微菌素的生物傳感器，用於快速檢測和識別病原體。
總之，對細菌競爭和抗菌肽進化的深入理解為我們提供了應對人類健康面臨的各種挑戰的新思路和新策略。