新型 TarO 抑制剂的设计合成：对抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的新希望

《npj Antimicrobials and Resistance》：Design, synthesis and optimization of TarO inhibitors as multifunctional antibiotics against Methicillin-resistant Staphylococcus aureus

在耐药菌威胁加剧的背景下，为解决耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）耐药难题，研究人员开展了针对 TarO 抑制剂的设计、合成与优化研究。他们获得了化合物 18a，其在体外和体内均展现出良好活性。这为抗 MRSA 药物研发提供了新方向。

　　在人类与细菌感染的漫长斗争中，抗生素曾是强有力的武器，但随着时间推移，细菌耐药问题日益严峻。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）自 20 世纪 60 年代被分离出来后，就如同一个危险的 “超级细菌”，在医院和社区环境中肆意传播，对人类健康构成严重威胁。它不仅对 β- 内酰胺类抗生素广泛耐药，许多社区获得性 MRSA（CA-MRSA）菌株还具有很强的毒力，更容易引发严重感染。而且，由于 MRSA 耐药性不断增强，新抗生素研发却进展缓慢，探索新的抗菌策略迫在眉睫。
在这样的背景下，中国科学院大学杭州高等研究院、上海药物研究所等机构的研究人员，将目光聚焦于 MRSA 的一个关键靶点 ——UDP-N - 乙酰葡糖胺 - 十一异戊烯基 - 磷酸 N - 乙酰葡糖胺磷酸转移酶（TarO）。他们开展了一项关于设计、合成和优化 TarO 抑制剂的研究，旨在开发新型多功能抗生素来对抗 MRSA。该研究成果发表在《npj Antimicrobials and Resistance》上，为解决 MRSA 耐药问题带来了新的希望。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是基于已知结构活性关系（SAR）设计并合成 31 种 Tarocin A 类似物；二是利用 vraX_pro-lux 生物发光报告系统进行初步筛选；三是通过 β- 内酰胺协同试验对筛选结果进行验证；四是采用棋盘法测定化合物与 β- 内酰胺抗生素联合使用时的协同抑制效果；五是借助结晶紫染色法探究化合物抗生物膜形成的潜力；六是运用大蜡螟幼虫感染模型评估化合物在体内的治疗效果。
研究结果如下：

• 设计与合成：对 Tarocin A 进行结构修饰，在三个区域引入杂原子或亲水性基团，通过优势结构拼接，尝试获得亲水性提高且保留良好 TarO 抑制活性的化合物。
• 评估模型验证：已知的 TarO 抑制剂如衣霉素（Tunicamycin）和 Tarocin A，可诱导 MRSA USA300 LAC 菌株在指数生长期表达 vraX_pro-lux，且呈浓度依赖性。同时，处理后的野生型菌株生长密度降低，证明了评估模型的有效性。
• 抑制剂特性探索：通过对化合物不同区域的修饰，发现部分化合物可在降低亲脂性（clogP）的同时保持活性。如化合物 18a 的 clogP 为 3.2，相比 Tarocin A 亲脂性显著降低，且抑制活性有所提高。
• 靶点验证：化学抑制实验和 tarO 突变体实验表明，化合物 18a 可能作用于 WTA 生物合成的早期步骤，且其作用靶点为 TarO。
• 细胞毒性与抗菌活性：化合物 10、18a 和 18b 对 S.aureus 无明显抑菌活性，但对真核细胞无显著毒性。
• β- 内酰胺增敏作用：化合物 10、18a 和 18b 与不同 β- 内酰胺抗生素联合使用时，分数抑菌浓度指数（FICI）小于或接近 0.5，表明它们能有效增加 MRSA 对 β- 内酰胺的敏感性。
• 抗生物膜形成：敲除 tarO 显著损害 USA300 LAC 菌株生物膜形成，化合物 18a 和 18b 在低浓度（8 μg/mL）时可显著减少生物膜形成，化合物 10 在更低浓度下抗生物膜效果更优。
• 体内治疗效果：在大蜡螟幼虫感染模型中，化合物 18a 单剂量给药可显著延长幼虫存活时间，与亚胺培南联合使用时效果更佳。
  研究结论和讨论部分指出，虽然 TarO 作为抗菌靶点在基因层面已得到验证，但 TarO 抑制剂的研究进展缓慢。本研究利用 vraX_pro-lux 报告系统高效筛选出新型 TarO 抑制剂，其中化合物 18a 在体外和体内均表现出良好的抗生物膜、抗毒力和增敏 β- 内酰胺的能力。不过，研究也存在局限性，如新型抑制剂的靶点还需进一步确认，化合物 18a 的体外代谢稳定性有待提高。尽管如此，该研究仍为抗 MRSA 药物研发提供了重要的理论依据和潜在的先导分子，推动了抗菌药物领域的发展，为解决细菌耐药问题迈出了重要一步。