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黃蜂毒液大改造 可製新型抗生素

2018/12/10 — 17:10

黃鋒尾後針,一直都被視為有毒之物,少惹為妙。不過,上周刊於《自然通訊生物學》的研究顯示,被改造的巴西黃蜂 (Polybia paulista) 毒針毒液,可在四日內將受感染的老鼠體內綠膿桿菌 (Pseudomonas aeruginosa) 完全清除。

很多生物,包括人類的免疫系統中,都會使用肽 (peptide) 這種蛋白質組成份子,殺死細菌;很多科學家亦正研究肽以找尋潛在藥物,處理日益嚴重的抗藥性惡菌肆虐問題。

麻省理工學院微生物學家 César de la Fuente 領導的團隊,從巴西黃蜂毒液分離出一種只由 12 個胺基酸組成的短肽 Pol-CP-NH2 ,改變當中胺基酸製造變異體,增加 Pol-CP-NH2 對細菌的破壞,並降低其對人類的毒性。

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de la Fuente 指,由於 Pol-CP-NH2 只有 12 個胺基酸,團隊幾可將之全部改造,以了解不同變異的抗菌能力與毒性分別。

與其他抗菌肽一樣, Pol-CP-NH2 相信可透過干擾細菌細胞膜將之殺死,因為 Pol-CP-NH2 有 α 螺旋結構 (alpha-helix) ,這種結構通常與細胞膜有強烈互動關係。

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團隊在第一階段研究,改變 Pol-CP-NH2 中的不同胺基酸,測試會否影響原有 α 螺旋結構,同時團隊將這些肽變異體,與 7 株包括綠膿桿菌、金黃葡萄球菌和大腸桿菌的細菌,以及 2 種真菌測試,了解這些變異肽如何與細菌膜互動。最後,再將 Pol-CP-NH2 變異體放進培植碟中的人類胚胎腎細胞,分析其毒性。

在第二階段,團隊將毒性最低與殺菌效能最高的幾種 Pol-CP-NH2 變異體注入受感染老鼠。最終發現,其中一種肽如在高劑量下,可在 4 日內完全殺死老鼠體內的綠膿桿菌。

團隊指,未來會製作更多肽變異體,以找出一種可在較低劑量下仍殺死細菌的「毒液肽」;研究結果相信亦可於其他結構相似的肽測試,加快研發新型抗生素對付抗藥性惡菌。

來源:
Phys.org, Engineers repurpose wasp venom as an antibiotic drug, 7 December 2018

報告:
Torres, M.D.T., Pedron, C.N., Higashikuni, Y. & et al. (2018). Structure-function-guided exploration of the antimicrobial peptide polybia-CP identifies activity determinants and generates synthetic therapeutic candidates. Nature Communications Biology volume 1, Article number: 221 (2018). DOI: 10.1038/s42003-018-0224-2 

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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