Antibiotikum, das von Bakterien in der Vagina zeigt, dass unsere Mikroben sind eine reiche Quelle von Arzneimitteln

Bakterien, die normalerweise leben in und auf uns haben genetische Blaupausen , mit denen sie Tausende von Molekülen, wie Medikamente wirken zu machen, und einige dieser Moleküle könnten als Grundlage für neue Therapien für den Menschen zu dienen, nach UC San Francisco Forscher, die ihre neuen Entdeckungen berichten in der Zeitschrift Cell .


Ein wissenschaftliches Team von UCSF microbiome Experte Michael Fischbach , PhD, geleitet identifiziert mehr als 3.000 Gruppen von bakteriellen Genen an unterschiedlichen Körperstellen , die die Baupläne für Mobilfabriken , die arzneistoffähnlichen Molekülen machen enthalten . Eines der Moleküle entdeckt , basierend auf Gen - Cluster- Identifikation, einem Antibiotikum die Forscher gestattet lactocillin wird durch Enzyme von Genen innerhalb der kreisförmigen DNA-Plasmid des Bakteriums Lactobacillus gasseri , einer gemeinsamen resident der Vagina codiert montiert. Lactocillin tötet pathogene Bakterien , die in der Vagina gefunden werden , die Forscher entdeckt .
Bildnachweis: Mohamed Donia , UCSF

Die Wissenschaftler gereinigt und gelöst werden , das die Struktur eines der Moleküle, die sie identifiziert , einem Antibiotikum sie nannten lactocillin , die durch eine gemeinsame Bakterienarten , Lactobacillus gasseri , in der mikrobiellen Gemeinschaft in der Vagina gefunden besteht. Das Antibiotikum ist eng mit anderen bereits klinisch durch Pharmaunternehmen untersucht zusammen. Lactocillin tötet mehrere vaginale bakterielle Krankheitserreger , aber Ersatzteile bekannt, harmlos in der Scheide leben Arten.

Dieses Beispiel zeigt, dass es eine wichtige Rolle für viele natürlich vorkommenden Drogen - durch unser eigenes Mikroben gemacht - bei der Aufrechterhaltung der Gesundheit des Menschen, sagte der leitende Autor der Studie , Michael Fischbach , PhD , Assistant Professor für Biotechnik der UCSF School of Apotheke , die eine Karriere Entdeckung interessanter Moleküle, die durch Mikroorganismen hergestellt etabliert hat.

" Wir dachten , dass Medikamente wurden von Pharmaunternehmen entwickelt , von der FDA zugelassen und von Ärzten verschrieben , aber wir denken, es gibt viele Medikamente von gleicher Wirksamkeit und Spezifität vom menschlichen Mikrobiota produziert ", sagt Fischbach .

Über ein Drittel aller in der Klinik verwendeten Medikamente werden von Mikroben und Pflanzen gewonnen , sagt Fischbach . Dazu gehören Antibiotika wie Penicillin , zahlreiche Medikamente in der Krebstherapie eingesetzt Chemotherapie Und cholesterinsenkende Medikamente . Obwohl diejenigen, die Aussicht für Drogen aus Mikroben wurden Kämmen Sie die Tiefen der Ozeane und Sondieren exotischen Böden rund um den Globus , erst jetzt haben Wissenschaftler damit begonnen, in den eigenen Körper zu suchen.

Es gibt Hunderte von Bakterienarten mit jedem von uns verbunden sind , und Tausende von verschiedenen Stämme unter ihnen. Wir haben nicht alle hegen die gleichen Arten und verschiedene Arten an unterschiedlichen Körperstellen gefunden.

Durch Forschung durch die National Institutes of Human Microbiome Project Health und andere Studien finanziert , die Wissenschaftler in den letzten Jahren damit begonnen, die microbiomes beschreiben - Ökosysteme aus vielen mikrobielle Spezies gemacht - im Darm , Haut, Nasengänge , Mund und Vagina .

Sie haben begonnen, microbiomes in denen die Artenvielfalt und Fülle unterscheiden sich von den normalen Bereich in einer Weise, die mit der Krankheit verbundenen Risiken zu identifizieren . Jedoch ist die Identifizierung von Molekülen , die Wechselwirkungen zwischen Mikroben und ihre menschlichen Wirten hat verzögerten regeln ; nur wenige identifiziert wurden, wobei die Fischbach .

Durch die Entwicklung neuer Datenanalysesoftwareund Sie es auf einer umfassenden genetischen Datenbank aus menschlichen assoziierten Bakterienproben im Rahmen der laufenden Human Microbiome Project , Fischbach Labor Team identifizierte Cluster von bakteriellen Genen, die in koordinierter schalteten gesammelt entwickelt arbeiten Weg zur Führung der Produktion von Molekülen, die beim Menschen biologisch aktiv sind .

Wie Sprachübersetzungsprogramme, die mathematischen Algorithmus Fischbach -Team entwickelt , die so genannte ClusterFinder verwendet maschinellen Lernens Prinzipien Schlussfolgerungen aus neuen Daten , basierend auf bereits Bekanntes zu ziehen - in diesem Fall zuvor identifizierten Beziehungen zwischen Gen-Cluster in Boden und Meeresbakterienarten und die Moleküle , die sie produzieren .

Mit ClusterFinder , Fischbach -Team zum ersten Mal systematisch analysiert Genome von microbiome Arten und Daten auf die Genaktivität aus menschlichen Proben zu 3118 unterschiedliche Cluster von bakteriellen Genen, die in verschiedenen menschlichen Körperstellen gefunden werden, zu identifizieren. Das Gencluster sein Team identifizierten Enzyme kodieren , die als molekulare Fabriken dienen, bestimmte medikamentenähnliche Moleküle , die in bekannten Klassen von Arzneimitteln passen zu produzieren.

Die neue Studie zeigt, dass die Gattung Ebenenanalyse häufig verwendet, um Bakterien im menschlichen microbiomes identifizieren ist nicht genug, um vorherzusagen, welche arzneistoffähnlichen Molekülen die Bakterien machen detailliert , sagt Fischbach . Einzelne Arten und verschiedene Stämme innerhalb der einzelnen Arten unterscheiden sich in den Molekülen , die sie produzieren .

"Wir müssen lernen, was diese Moleküle sind und was sie tun ", sagt Fischbach . "Das könnte einen Pool von Molekülen mit vielen verlockenden Kandidaten für die medikamentöse Therapie darstellen .

"Es war klar, seit einigen Jahren , dass Variationen und Veränderungen im menschlichen microbiome interessante Auswirkungen auf den menschlichen Wirt , und jetzt haben wir beginnen können, um festzustellen, warum dies der Fall auf molekularer Ebene ist . "