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近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature Communications上的研究報(bào)告中，來(lái)自帝國(guó)理工學(xué)院的研究人員通過(guò)研究成功對(duì)酵母細(xì)胞再改造使其能夠制造產(chǎn)生非核糖體類的肽類抗生素—青霉素，在實(shí)驗(yàn)室研究中，研究者發(fā)現(xiàn)，這種酵母具有能夠抵御鏈球菌屬細(xì)菌的抗菌特性。這種新方法或許能夠幫助研究人員有效利用合成生物學(xué)的方法來(lái)開發(fā)新型抗生素，同時(shí)研究者也有望對(duì)酵母細(xì)胞進(jìn)行工程化改造從非核糖體的肽類家族中開發(fā)出新型抗生素和抗炎藥物。

非核糖體肽類通常能夠通過(guò)細(xì)菌和真菌產(chǎn)生，其是當(dāng)今大部分抗生素形成的基礎(chǔ)，長(zhǎng)期以來(lái)很多制藥公司一直嘗試?yán)梅呛颂求w肽類來(lái)制造常規(guī)的抗生素，近年來(lái)，抗生素耐藥性的不斷產(chǎn)生迫使研究人員就需要利用遺傳工程化的技術(shù)來(lái)通過(guò)細(xì)菌和真菌尋找一系列新型抗生素，然而對(duì)可能具有抗菌特性的多種外來(lái)真菌和細(xì)菌進(jìn)行遺傳工程化操作對(duì)研究者而言非常具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)榭茖W(xué)家們并沒(méi)有合適的工具來(lái)進(jìn)行操作，而且也很難在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)這些細(xì)菌和真菌進(jìn)行培養(yǎng)。

從另外一方面來(lái)講，面包酵母很容易被遺傳工程化操作，這樣研究者們就能夠很容易地將來(lái)自細(xì)菌和真菌的DNA插入到酵母中來(lái)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，為開發(fā)新型抗生素提供新的機(jī)會(huì)。用于研究酵母菌的合成生物學(xué)方法能夠讓科學(xué)家制造并且檢測(cè)多種新型的基因組合，從而產(chǎn)生一系列新型的抗生素。此前研究人員通過(guò)研究對(duì)一種不同的酵母菌進(jìn)行工程化改造使其產(chǎn)生青霉素，然而相比面包酵母而言，這類酵母并不適合進(jìn)行相應(yīng)的遺傳操作，因此研究人員就很難利用合成生物學(xué)的方法來(lái)開發(fā)新型抗生素。

這項(xiàng)研究中，研究者對(duì)絲狀真菌的基因進(jìn)行研究，絲狀真菌能夠天然產(chǎn)生非核糖體肽類青霉素，這些基因能夠通過(guò)兩步生化反應(yīng)過(guò)程促進(jìn)酵母細(xì)胞產(chǎn)生非核糖體肽類的青霉素；首先酵母細(xì)胞能夠通過(guò)復(fù)雜的反應(yīng)制造非核糖體肽類基礎(chǔ)，其次經(jīng)過(guò)一系列真菌酶類的修飾后才能夠轉(zhuǎn)化成為有活性的抗生素。研究人員還發(fā)現(xiàn)，他們并不需要從酵母細(xì)胞中提取出青霉素分子，相反這些酵母細(xì)胞會(huì)直接將青霉素分子排出到其所含的溶液中，這就意味著研究者必須將溶液添加到含有鏈球菌屬細(xì)菌的培養(yǎng)皿中來(lái)觀察所產(chǎn)生的抗生素的作用效力，未來(lái)這種方法就能夠簡(jiǎn)化分子的檢測(cè)以及加工過(guò)程。

研究者Ali Awan博士表示，真菌經(jīng)歷了數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化產(chǎn)生出了能夠抵御細(xì)菌的青霉素，研究人員對(duì)真菌也進(jìn)行了很多年的研究了，目前我們開發(fā)出了一種新型策略來(lái)誘發(fā)酵母細(xì)胞制造青霉素，我們希望未來(lái)能夠?qū)@種方法進(jìn)行更為細(xì)致地改造來(lái)產(chǎn)生新型抗生素幫助治療人類疾病。未來(lái)酵母細(xì)胞或許能夠作為作為一種新型的“迷你工廠”幫助開發(fā)有效抵御細(xì)菌耐藥性的抗生素療法。

最后研究者Ellis補(bǔ)充道，英國(guó)醫(yī)生亞歷山大—弗萊明(Alexander Fleming)第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了青霉素，同時(shí)他也預(yù)測(cè)道未來(lái)抗生素耐藥性可能會(huì)不斷產(chǎn)生；我們希望在未來(lái)研究中能夠同更多科學(xué)家們進(jìn)行聯(lián)合研究，利用合成生物學(xué)技術(shù)開發(fā)治療人類疾病且抵抗細(xì)菌耐藥性的新一代抗生素。