抗生素抗药性已成为全球重大公共卫生危机。据美国疾控中心数据显示，2019年全球与抗生素抗药性相关的死亡接近500万例，仅美国每年就发生逾280万例耐药感染，造成3.5万人死亡。
洛克菲勒大学的研究团队开发了一种创新平台，能够提前在环境中识别临床即将出现的抗药基因。这项技术通过对抗药基因组（resistome）进行宏基因组分析，帮助科学家提前发现潜在的抗药机制，并据此设计具有抗药规避特性的新型抗生素。相关研究成果已发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）。
环境中的抗药基因预警
自然界中，细菌经过数百万年的进化竞争，形成了复杂的抗生素-抗药系统。这些机制正逐渐向临床传播，导致现有抗生素疗效持续减弱。传统应对模式是当现有药物失效后研发新抗生素，但这种方法既低效又无法预测抗药发展趋势。
研究负责人James Peek指出："已有充分证据表明，临床出现的抗药性最初都源自自然环境中的细菌竞争。"团队通过分析土壤样本中的70万细菌基因组，构建了宏基因组文库，重点研究具有潜力的albicidin抗生素。通过将细菌暴露于大肠杆菌（E. coli）环境，筛选出能够抵抗albicidin的菌株并进行基因测序。
结构优化突破抗药屏障
研究团队将筛选出的抗药基因分为8个类别，深入分析其对抗抗生素的分子机制。通过对albicidin结构变体的系统研究，发现某些化学特征使特定变体保持抗菌活性。其中某特定结构变体成功突破了常见抗药机制，验证了该方法指导药物设计的有效性。
通过整合最稳定的albicidin变体，科学家可开发出能同时对抗多种抗药机制的新型抗生素。研究团队建议制药公司在药物研发流程中采用这种环境抗药基因筛查方法。"这种方法高效快捷，"Peek表示，"我们相信制药公司能轻松将其整合到标准药物开发管线中。"
该研究团队计划将这套平台技术应用于实验室开发的其他抗生素，旨在延长候选药物的临床应用周期。目前他们正在与制药行业洽谈技术转化的可能性。
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