对抗超级细菌,新解方出炉!中兴大学食品暨应用生物科技学系副教授陈晔,所带领的研究团队,投入细菌与病毒抗衡机制研究十多年,近期发表两项重大成果,发现前所未见的新型核苷酸讯号分子-环双嘧啶核苷酸,有助于后续新型抗生素的药物开发。
该研究团队还从中发现细菌的抗病毒防御蛋白与人类的抗病毒免疫蛋白结构相似度极高,并解密人类免疫系统的演化起源。研究团队近四个月内,已有2篇相关成果刊登于《自然通讯》(Nature Communications)。
陈晔指出,核苷酸讯号分子,是基因体的组成分,也是所有生命体皆广泛使用的讯号传递方式,从细菌到人类,核苷酸讯号分子皆调控许多重要的生物功能。在细菌中,核苷酸讯号分子能够帮助细菌更快速地抵御病毒的侵袭。
陈晔说,在人体,核苷酸讯号分子,在阿兹海默症和帕金森氏症的发病机制,及癌症免疫疗法中扮演重要的调控角色。过去数十年间核苷酸讯号分子相关研究领域,已有多人获得诺贝尔奖殊荣,足见此研究领域的重要性。
细菌和病毒,做为地球上存活最久的物种,两者互相抗衡已持续亿万年,细菌因此演化出了不同的「分子武器」以抵御病毒的感染。兴大团队发现当病毒入侵细菌时,细菌内会产生新型的核苷酸讯号分子-环双嘧啶核苷酸。
此分子就像警报器,在敌人入侵时发送讯号,启动自我毁灭防御机制,使被感染的细菌与入侵的病毒同归于尽,阻断病毒的感染。此研究成果于2023年8月率先刊登于《自然通讯》。
研究团队更透过国家同步辐射中心的先进X光源,解析出与此新型核苷酸讯号分子,共同作用的抗病毒防御蛋白晶体结构,阐明细菌如何藉由此新型核苷酸讯号分子,来抵抗病毒的侵袭。
由于透过蛋白晶体结构分析,进一步发现细菌抗病毒防御蛋白与人类的抗病毒免疫蛋白,具有高度的结构同源性,显示人类先天免疫系统的核心成分,应起源于古老的细菌防御机制,对于人类免疫系统的演化起源,提供了革命性的新观点。此研究成果于2023年12月刊登于《自然通讯》(Nature Communications),两篇关键的成果为核苷酸讯号分子研究领域奠定了重大里程碑。
抗生素滥用而导致许多抗药性的细菌产生,世界卫生组织更将抗生素抗药性,列为全球人类健康最大的威胁之一。若抗药性问题持续恶化,到2050年预估每年将有1,000万人,因为抗药性问题而死亡。
目前已上市的抗生素,几乎皆以杀菌为导向进行开发。陈晔表示,未来可透过阻断细菌防御系统的信号传递,来削弱细菌的防卫能力,去除武装的致病菌,将大大地降低存活和致病能力,但又不至于因为杀死细菌而导致抗药性的产生。
此次研究成果为未来的临床试验提供学理基础,积极研发不会引起抗药性的新型抗生素,做为对抗超级细菌的一大利器。
该研究团队特别感谢学校与国科会,对前胆基础研究的大力支持和协助,并感谢基龙米克斯生技公司产学合作案的经费支持。
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