大约15年前,一封电子邮件流传开来,声称现代交通工具都基于马的屁股。从我们的铁路到航天飞机助推火箭的设计,马屁股的宽度决定了我们今天的出行方式。虽然这一理论在很大程度上已被驳斥,但在马屁股及其排泄物的一些作用下,现代科学的其他领域也取得了进步。
几个世纪以来,马粪一直是人类生活中具有双重性的存在。尽管它已知会滋生传染病,并且是传播疾病的苍蝇的理想滋生地,但它也是作为肥料的绝佳选择。直到汽车兴起之前,马粪一直是种植蔬菜和其他农产品的首选。
但是,随着第二次世界大战结束后人们对环境可持续性的关注日益增长,马粪的更广泛应用潜力也随之增加。在20世纪50年代,人们认为这种草状基质是细菌堆肥的理想起始培养基。在20世纪70年代,人们研究了粪便作为生物燃料的基础的潜力。到了千禧年之交,这种基质被认为是燃烧产生热量而不会产生二氧化碳的潜在来源。
尽管其环境潜力不断上升,但医疗方面的应用进展缓慢。除了传统的药用真菌(它们发现马粪是理想的生长资源)的生长之外,在抵抗疾病方面几乎没有显著的益处。但这并没有阻止研究人员在20世纪50年代寻找抗生素,但收效甚微。尽管从未完全放弃其潜力,但没有人真正找到合适的候选物。
然而,到了2003年,这种情况有所改变,人们发现了一种特别的马粪真菌,并因此将其命名为*Coprinus*(来自希腊语koprinos,意为“来自粪便”)。当一系列六个菌种被培养并针对细菌进行测试后,结果表明20世纪50年代的研究是有价值的。这些真菌对多种病原体具有活性,并且似乎不易产生耐药性。仅凭这项工作,寻找新型抗菌剂和抗生素的探索就获得了新的动力。
多年来,*Coprinus*最终分裂,形成了新的属,称为*Coprinopsis*,以及一个名为C. cinerea的菌种。2010年,由于发现了一类称为乙酸乙酯的化学物质,它成为了新抗生素的潜在资源。它们的出现表明,可能还有更多的新型抗菌选择蕴藏其中。
上周,这一理论变成了现实。一个欧洲研究团队从*C. cinerea*中发现了一种名为copsin的新型抗菌剂。这种名为copsin的独特肽的发现,可能标志着抗生素研发新方向的开始,并为那些对耐药性以及抗生素后时代的到来感到担忧的人们带来希望。
该团队遵循标准程序,首先在实验室培养真菌四天,然后收获少量培养物进行测试。接着,他们将这些培养物放在玻璃珠上再培养两天半。在此期间,他们引入了三种不同的细菌之一:枯草芽孢杆菌(*Bacillus subtilis*)、铜绿假单胞菌(*Pseudomomas aeruginosa*)或大肠杆菌(*Escherichia coli*)。再培养两天后,他们观察是否有任何竞争迹象。尽管大肠杆菌和铜绿假单胞菌均未受到影响,但枯草芽孢杆菌受到了抑制,这使得团队能够继续研究。
随后的一系列实验集中于确定真菌中哪些成分导致了抑制作用。研究团队分离出真菌培养物中的不同蛋白质馏分,然后重复了实验。他们一直这样做,直到得到一个包含五个可能蛋白质的列表。然后,通过质谱分析来阐明其序列。
此时,该团队将可疑的基因序列克隆到酵母菌种巴斯德毕赤酵母(*Pichia pastoris*)中,然后大量生产了这种蛋白质。他们再次回到测试,以确定其是否对枯草芽孢杆菌具有抗菌活性。他们只成功了一种,即copsin。
对copsin的分子和原子分析表明,它结构复杂且非常稳定,这表明它可能是一种有效的抗生素。该分子通过表现出对多种潜在致病菌的活性,证明了其潜力,其中包括链球菌、李斯特菌、万古霉素耐药肠球菌(*Enterococcus*),以及引起败血症的微球菌,甚至还有引起白喉的白喉杆菌。
结果如此令人鼓舞,以至于研究人员建议copsin可能代表着医药和食品行业中抗菌剂的新未来。通过证明其不仅能够杀死细菌,还能克服万古霉素耐药性,这种肽还为未来开发肽类抗生素提供了一条新途径。此外,其作用机制——靶向一种称为脂质II的高度保守的细菌分子——也为任何微生物物种可能难以获得耐药性带来了希望。
这项论文仅代表了对copsin的初步研究,但希望未来会有更多研究,包括动物研究甚至临床试验。随着抗生素耐药性持续上升,发现新型选择(如抗菌肽)不仅有益,而且是必要的。在我们努力维持对抗传染病的武器库时,我们可以将目光投向更自然的来源,例如马粪。虽然这项工作可能不是人人都能接受,但对于那些接受挑战的人来说,其回报可能不仅能实现个人抱负,还能帮助我们保持对抗传染病的能力。