新发现:抗生素理论上可以治疗癌症等疾病而不仅仅是细菌感染

2021年05月30日 20:14 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

UIC的研究人员证明,为细菌设计的药物也有可能作用于人类细胞。据伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员称,用于治疗普通细菌感染,如肺炎和鼻窦炎的抗生素,也可用于治疗人类疾病,如癌症。至少在理论上是这样。正如一项新的《自然通讯》研究中所概述的,UIC药学院团队在实验室实验中显示,真核生物核糖体可以被修改,以原核生物核糖体的方式对抗生素做出反应。

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真菌、植物和动物,如人类都属于真核生物;它们是由具有明确的细胞核的细胞组成的。另一方面,细菌是原核生物。它们是由没有细胞核的细胞组成,具有不同的结构、大小和特性。真核细胞和原核细胞的核糖体也不同,它们负责细胞生长和繁殖所需的蛋白质合成。

"一些用于治疗细菌感染的抗生素,以一种有趣的方式发挥作用。它们与细菌细胞的核糖体结合,非常有选择性地抑制蛋白质的合成。"该研究的资深作者、UIC药学院药物化学和药学教授亚历山大·曼金(Alexander Mankin)说:"一些蛋白质被允许被制造,但另一些则不能。没有这些蛋白质被制造出来,细菌就会死亡"。

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亚历山大-曼金,UIC药学院药物化学和药物认知学的亚历山大-内法赫教授

当人们使用抗生素治疗感染时,病人的细胞不会受到影响,因为药物的设计不是为了与真核细胞的不同形状的核糖体结合。

"因为有许多人类疾病是由不需要的蛋白质的表达引起的--例如,这在许多类型的癌症或神经退行性疾病中很常见--我们想知道是否有可能用一种抗生素来阻止人类细胞制造不需要的蛋白质,而且只是不需要的蛋白质,"曼金说。

为了回答这个问题,曼金和该研究的第一作者、制药科学系的研究助理教授马克西姆-斯维特洛夫将目光投向了酵母,这是一种真核生物,其细胞与人类细胞相似。

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马克西姆-斯维特洛夫,UIC药学院药物科学系的研究助理教授

曼金说,包括来自德国和瑞士的合作伙伴在内的研究团队进行了一个 "很酷的技巧,重新设计了酵母核糖体,使其更像细菌。"

曼金和斯维特洛夫的团队利用生物化学和精细遗传学改变了酵母核糖体RNA中7000多个核苷酸中的一个,这足以使大环内酯类抗生素--一类常见的抗生素,通过与细菌核糖体结合发挥作用--作用于酵母核糖体。利用这个酵母模型,研究人员应用基因组分析和高分辨率结构分析来了解细胞中每一种蛋白质是如何合成的,以及大环内酯如何与酵母核糖体相互作用。

"通过这种分析,我们了解到,根据一个蛋白质的特定基因特征--'好'或'坏'序列的存在--大环内酯可以停止它在真核生物核糖体上的生产或不生产,"曼金说。"这从概念上向我们表明,抗生素可以用来选择性地抑制人类细胞中的蛋白质合成,并用于治疗由'坏'蛋白质引起的人类疾病。"

UIC研究人员的实验为进一步研究提供了一个舞台。"曼金说:"既然我们知道这些概念可行,我们就可以寻找能够在未修改的真核生物核糖体中结合的抗生素,并对其进行优化,以便只抑制那些对人类有害的蛋白质。

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