从人类微生物群中发现新的天然产物

　　

利用微生物作为新活性成分来源的想法并不新鲜。许多药物已经在细菌和真菌的天然产物的基础上开发出来。它们会争夺自然栖息地的可用资源，比如土壤，并利用化学信号来获得对微生物竞争对手的优势。因此，市场上可获得的大部分抗生素都是基于微生物的天然产物，这并不奇怪。一个由HIPS、萨尔大学和萨尔大学医院组成的跨学科研究小组已经为自己设定了一个目标，即寻找可用于治疗非传染性疾病的天然产品。该团队没有在土壤中寻找，而是直接在人类和动物身上寻找在疾病发展中起作用的细菌。这种方法也是计划中的nextAID卓越集群的核心组成部分，该集群在德国研究基金会（DFG）的第一轮评估中得到了积极的评价，萨尔大学于2024年8月提交了完整的提案。

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中收集了近2000个样本。由于微生物组的不同部分可能受到不同疾病的影响，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、喉咙和皮肤中的微生物组。在第二项研究中，研究小组检查了萨尔布尔肯动物园动物的微生物群，并将其与生活在野外的动物的微生物群进行了比较。这个规模小得多的队列的目的是表明动物的微生物组也可以成为新的天然产品的潜在来源。在这两项研究中收集的样本进行了处理，并进行了称为宏基因组测序的过程。这种方法可以对样品中包含的所有生物进行基因鉴定，并确定它们的丰度。例如，如果某种细菌菌株在某种特定疾病中或多或少地大量存在，那么它可能与疾病的发展或进展有关。

在分析的数据中，包括生物信息学家安德烈亚斯·凯勒、微生物学家Sören Becker、肺病学家Robert Bals和药剂师Rolf Müller在内的研究小组发现了许多具有这种行为的细菌。此外，研究人员能够使用生物信息学分析来确定与所调查疾病相关的天然产物的遗传蓝图（所谓的生物合成基因簇）。“对我们来说，这些数据是一座科学金矿。“我们仍然不知道大多数新发现的基因簇编码的天然产物是什么，”HIPS部门负责人、萨尔大学临床生物信息学教授Andreas Keller说。“收集的数据在我们最近建立的ABC-HuMi数据库中进行处理。这个数据库已经包含了关于人类微生物群的进一步数据，这将使我们能够发现许多新的天然产品，并将其作为药物开发的基础。”

HIPS的药剂师、生物学家和化学家现在被要求使用数字数据来制造真正的天然产品。目前共有6个研究小组正在对50个最有希望的基因簇进行实验验证。

“了解天然产品的基因蓝图只是第一步。“我们现在正在努力将蓝图转移到细菌中，细菌将利用它们产生编码的天然产物，”大学教授Rolf mller说，他是HIPS的部门主管和科学主任，他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研究的巨大生物多样性。我们的下一步将是利用这种潜力。我们很高兴我们现在可以有效地将我们在过去15年中建立的抗生素开发技术应用于其他适应症。”

虽然HIPS的研究重点是抗菌药物，但非传染性疾病的治疗方法将作为PharmaScienceHub的一部分进行开发。HIPS和萨尔大学于2023年建立的合作平台汇集了来自学术研究和制药行业的参与者，以加速将基础研究成果转化为医疗应用。