一种长期被忽视的分子可能有助于扭转对抗致命、耐药性真菌感染的局面。
真菌感染每年夺走数百万人的生命,然而治疗选择未能跟上日益增长的危险。麦克马斯特大学的科学家现在报告了一项可能改变这种平衡的发现。他们确定了一种名为butyrolactol A的分子,该分子针对一种高度危险的致病真菌——新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)。
隐球菌感染可能危及生命。这种真菌通常引发类似肺炎的疾病,对免疫系统较弱的人群特别危险,包括癌症患者和艾滋病病毒感染者。它还以抵抗许多现有药物而闻名。其他真菌威胁也表现出类似行为,包括耳念珠菌(Candida auris)和烟曲霉(Aspergillus fumigatus)。与隐球菌一样,这两种真菌都被世界卫生组织指定为优先病原体。
尽管这些感染的严重性,医生仅限于三种主要的抗真菌治疗选择。
有限的治疗选择和有毒副作用
最有效的抗真菌药物属于一类称为两性霉素(amphotericin)的药物。然而,这些药物因伤害患者和病原体而臭名昭著。麦克马斯特大学生化与生物医学科学系教授Gerry Wright开玩笑说,两性霉素常被称为"amphoterrible"(可怕的两性霉素),因为它对人类有严重的毒性作用。
"真菌细胞与人类细胞非常相似,所以伤害它们的药物往往也会伤害我们,"他说。"这就是为什么患者可用的选择如此之少。"
剩下的两类抗真菌药物,唑类(azoles)和棘白菌素类(echinocandins),效果远不如前者,特别是对隐球菌。据Wright称,唑类只能减缓真菌生长,而不是杀死病原体。由于广泛耐药性,棘白菌素类对隐球菌和几种其他真菌已经变得无用。
转向助剂分子的新策略
由于批准的药物很少,抗真菌药物研发进展甚微,且耐药性上升,研究人员现在专注于使用称为佐剂(adjuvants)的化合物来采取不同的方法。
"佐剂是助剂分子,不像药物那样实际杀死病原体,而是使它们对现有药物极其敏感,"Michael G. DeGroote传染病研究所(IIDR)成员Wright解释道。
为了找到能使隐球菌更容易受到治疗的佐剂,Wright的团队从麦克马斯特大学广泛的化学库中筛选了数千种化合物。
重新发现被忽视的分子
研究人员迅速确定了一个有希望的候选者。Butyrolactol A是一种由某些链霉菌(Streptomyces bacteria)产生的分子,几十年来已为人知但很大程度上被忽视。当与棘白菌素类药物配对时,该化合物使这些药物能够杀死它们自己无法消除的真菌。
起初,团队并不了解该分子如何工作,差点将其忽略。
Wright说:"这种分子最早在1990年代初被发现,自那以后几乎没人真正研究过它。"所以,当它出现在我们的筛选中时,我最初的本能是远离它。我想,'这是一种已知化合物,看起来有点像两性霉素,只是另一种有毒分子,不值得我们花时间。'"
坚持终有回报
Wright表示,该项目之所以能继续进行,要归功于博士后研究员Xuefei Chen的坚持。
Chen说,她在Wright的实验室工作:"早期,这种分子的活性似乎相当好。"我觉得,即使有很小的机会能复活整个抗真菌药物类别,我们也必须探索它。"
随后是多年的详细调查,Wright将其描述为"艰苦的侦查和侦探工作"。这一努力最终揭示了butyrolactol A的工作原理。
该分子如何使致命真菌失效
Chen发现,butyrolactol A阻断了对隐球菌生存至关重要的蛋白质复合物。Wright生动地描述了这种效果。"当它被卡住时,一切都会失控。"一旦这个关键系统被破坏,真菌就会完全暴露在它以前抵抗的药物之下。
进一步的实验表明,该分子对耳念珠菌有类似的效果。该团队与IIDR成员、麦克马斯特大学教授Brian Coombes实验室的研究人员一起工作。这些结果表明,这一发现可能具有超越单一病原体的广泛临床潜力。
超过十年的成果
Wright表示,最近发表在《细胞》(Cell)杂志上的研究结果代表了超过十年的研究。
他指出:"将butyrolactol A纳入我们雷达范围的第一次筛选发生在2014年。"十一年多后,几乎完全归功于Chen,我们确定了一个合法的药物候选物,并为其他新药物提供了一个全新的攻击目标。"
这一突破标志着Wright实验室在过去一年中发现的第二种抗真菌化合物和第三种新抗菌剂。
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