萨尔布吕肯，2024年10月17日 – 微生物不仅在人感染时才会定植于哺乳动物体内。在健康的人类和动物身上，任何时候都有数十亿微生物存在，它们通过化学信号相互交流，并以此影响宿主的健康。在两项研究中，来自赫尔姆霍兹药物研究所萨尔布吕肯（HIPS）、萨尔大学和萨尔大学医院的研究人员，对人体和动物园动物的微生物组（即所有微生物的总和）进行了详细研究，旨在为疾病的治疗和诊断策略寻找切入点。研究人员将他们的成果发表在两篇《自然通讯》杂志的文章中。HIPS是赫尔姆霍兹感染研究中心（HZI）的一个站点，与萨尔大学合作。
利用微生物作为新活性成分来源的想法并不新鲜。许多药物已经基于细菌和真菌的天然产物开发出来。这些微生物在其自然栖息地（如土壤）中争夺可用资源，并利用化学信号获得相对于微生物竞争对手的优势。因此，市场上很大一部分抗生素基于微生物的天然产物也就不足为奇了。HIPS、萨尔大学和萨尔大学医院的一个跨学科研究团队的目标是，寻找可用于治疗非传染性疾病的天然产物。该团队不是去土壤中寻找，而是直接在定植于人类和动物体内、并在疾病发展中起作用的细菌中进行搜索。这种方法也是计划中的“nextAID³”卓越集群的核心组成部分，该集群在第一轮评审中已获得德国研究基金会（DFG）的积极评价，萨尔大学于2024年8月提交了完整的申请提案。
这项大规模寻找新活性成分的基础是两个队列：在“IMAGINE”研究中，研究人员从健康受试者和患有各种疾病的患者那里收集了近2000份样本。由于不同疾病可能影响微生物组的不同部分，研究人员检查了唾液、牙菌斑和粪便中的微生物组，以及眼睛、喉咙和皮肤上的微生物组。在第二项研究中，研究团队检查了萨尔布吕肯动物园动物的微生物组，并将其与野生环境中的动物微生物组进行了比较。这个规模小得多的队列旨在表明，动物微生物组也可能是新天然产物的潜在来源。两项研究中收集的样本都经过处理，并进行了所谓的宏基因组测序。这种方法可以遗传学鉴定样本中包含的所有生物，并确定它们的丰度。例如，如果某种细菌菌株在特定疾病出现时丰度更高或更低，它可能参与该疾病的发生或发展。
在分析的数据中，包括生物信息学家安德烈亚斯·凯勒（Andreas Keller）、微生物学家索伦·贝克尔（Sören Becker）、肺病学家罗伯特·巴尔斯（Robert Bals）和药剂师罗尔夫·穆勒（Rolf Müller）在内的团队，发现了大量符合这种行为的细菌。此外，研究人员能够利用生物信息学分析，确定与所研究疾病相关的天然产物的遗传蓝图（所谓的生物合成基因簇）。HIPS部门负责人、萨尔大学临床生物信息学教授安德烈亚斯·凯勒说：“对我们来说，这些数据是一个科学金矿。我们仍然不知道大多数新发现的基因簇编码的是哪些天然产物。收集到的数据在我们最近建立的数据库ABC-HuMi中进行了处理。该数据库已经包含了关于人类微生物组的更多数据，这将使我们能够发现许多新的天然产物，并将其作为药物开发的基础。”
现在，HIPS的药剂师、生物学家和化学家们需要利用这些数字数据来创造真正的天然产物。目前共有六个研究小组正在对50个最有前景的基因簇进行实验验证。HIPS部门负责人兼科学主任、大学教投罗尔夫·穆勒教授说：“了解天然产物的遗传蓝图只是第一步。我们现在正在努力将这些蓝图转移到细菌中，让它们利用蓝图生产编码的天然产物。”穆勒共同发起了这两项已发表的研究。“获得的数据反映了迄今为止尚未被研究的巨大生物多样性。我们的下一步将是利用这一潜力。我们很高兴我们现在能够将过去15年来为开发抗生素而建立的技术有效地应用于其他适应症。”
虽然HIPS的研究重点是抗菌药物，但作为PharmaScienceHub的一部分，将开发用于非传染性疾病的治疗药物。该合作平台于2023年在HIPS和萨尔大学之间建立，汇集了学术研究和制药工业的参与者，旨在加速将基础研究成果转化为医学应用。
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