墨西哥钝口螈粘液肽可攻击乳腺癌细胞和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌

“这些肽能够特异性地杀死癌细胞,而不会攻击健康的乳腺组织细胞。”
a long black amphibian with feathered gills called an axolotl swims in a fish tank
一只蝾螈(墨西哥钝口螈)在德国德累斯顿工业大学再生疗法中心的一个水箱中游动。图片来源:Arno Burgi/picture alliance via Getty Images。

能够再生断肢的动物中,墨西哥的蝾螈脱颖而出。这些濒危两栖动物还可以再生器官,包括大脑和心脏的部分。现在,生物学家们正在深入研究这些再生大师身上的粘液。蝾螈粘液膜中的抗菌肽(AMP)可以保护它们免受病原体的侵害。一项新研究认为,这种网络名人动物可能为解决抗生素耐药性问题提供一些答案。其抗菌肽对包括令人讨厌的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)在内的多重耐药细菌有效,并有助于对抗癌症细胞。这些结果在一项最近发表在《PLOS ONE》杂志上的研究中进行了描述。

粘液按摩

抗菌肽是应对进一步抗生素耐药性的最有希望的候选者之一。它们几乎存在于所有生物体中,是先天免疫系统的一部分。 

“抗菌肽未来可能是抗生素的替代品,”该研究的合著者、德国汉诺威医学院整形、美容、手及修复外科诊所再生生物学 Kerstin Reimers 实验室的外科医生和临床主任 Peter M. Vogt 博士在一份声明中说。“它们具有广谱活性,同时病原体更难对其产生耐药性。” 

野生蝾螈在野外的生存受到威胁,主要原因是墨西哥南部城市墨西哥城湖泊和运河狭窄地理范围内的栖息地退化、污染和非本地捕食者。Kerstin Reimers 再生生物学实验室的墨西哥钝口螈生物再生中心(ABMC)目前是包括其他两栖动物在内的墨西哥钝口螈物种的所在地,科学家们可以对这些物种进行研究。本研究中的所有动物均来自圈养繁殖。

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为了获得本次新研究的皮肤粘液,研究人员用无菌手套轻轻按摩了蝾螈。从手套上取下的两栖动物产生的粘液,并用无菌刮刀刮下。据该团队称,这项工作是根据《德国动物福利法》的指南进行的。

从粘液中提取并合成的数千种抗菌肽中,研究团队选择了22种可能有效的肽类候选物。这并非易事。

“这既耗时又昂贵,但不幸的是,AMP(抗菌肽)不像某些抗生素那样容易在微生物中生产,”Vogt 解释道。

抗菌肽的化学结构和作用机制是它们难以生产的原因。它们都含有带正电荷的氨基酸和疏水性成分,因此可以与细菌细胞壁结合。一旦附着在细菌细胞壁上,它们就会在其上形成小孔以穿透细胞,或者与分子结合。这两种过程都会损伤细胞并导致其死亡。抗菌肽还可以对抗病毒和真菌。

a scientist puts her hands on an aquarium tank holding four salamander-like amphibians with feathered gills called an axolotol
科学的小助手:Sarah Strauß 在蝾螈的皮肤上发现了有效的抗生素替代品,它们也能对抗肿瘤细胞。图片来源:Karin Kaiser/MHH。

对抗 MRSA 

根据研究合著者、汉诺威医学院生物学家 Sarah Strauß 的说法,这种特殊的化学结构可能是抗菌肽对耐药菌株有效的关键——并且可能降低进一步耐药的风险。利用这种化学结构的威力可能会带来决定性的优势,因为即使是储备抗生素也面临着对细菌失去效用的风险。当常规抗生素对细菌感染不再有效时,就会使用储备抗生素。MRSA 的情况就是如此,它每年在美国导致约 20,000 例感染

四种蝾螈抗菌肽对 MRSA 显示出疗效。在某些情况下,它们甚至比储备抗生素万古霉素更有效。

Vogt 说:“针对 MRSA 的结果尤其重要,因为随着抗生素在医疗保健和农业中的过度使用,这种多重耐药菌株的传播将继续增加。”

对抗癌症

研究团队还检测到四种抗菌肽中的三种具有抗癌作用。这组肽也对 MRSA 有效。在细胞培养中,这些肽在乳腺癌细胞中触发了程序性细胞死亡。程序性细胞死亡是一种受控的生物程序,受影响的细胞在实验室中会死亡。

Strauß 在一份声明中:“我们观察到,这些肽能够特异性地杀死癌细胞,而不会攻击健康的乳腺组织细胞。总的来说,我们的研究结果表明,这些已识别的 AMPs 可能是对抗抗生素耐药性和用于抗癌策略的有希望的候选物。” 

虽然还需要更多的研究来验证这些结果,但这些结果为进一步研究蝾螈粘液中隐藏的未来疗法奠定了基础。

 

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