基因编辑——有望解决抗生素耐药性!

世界各地的科学、公共卫生机构都在强调一个事实：抗微生物耐药性或成为下一次重大健康危机。

英国政府表示，在全球抗生素耐药性（AMR）感染估计每年造成70万人死亡，预计到2050年将增加到1000万人，使全球经济损失达100万亿美元。AMR还威胁到许多联合国可持续发展目标（SDG），如果AMR得不到遏制，到2050年，将有2800万人被迫陷入极端贫困。

科学家们发现了一种生产复杂抗生素的新途径，利用基因编辑来重新规划通向对抗抗菌素耐药性、治疗被忽视疾病和应对未来大流行急需的未来药物的途径。

近日，曼彻斯特大学的研究人员用基因编辑的方式创建新的非核糖体肽合成酶（NRPS），NRPS 是青霉素等天然抗生素的生产者。通过编辑 NRPS ，使他们能够构建具有不同氨基酸序列的抗生素，最终产生新的抗生素。

这项研究题为 “Gene editing enables rapid engineering of complex antibiotic assembly lines” 发表在 Nature Communications 上。

“曼彻斯特团队开发的基因编辑方法是一种非常有效和快速的方法来设计复杂的装配线酶，可以产生具有潜在改进特性的新抗生素结构。”

我们环境中的微生物，例如土壤中的细菌，已经进化出非核糖体肽合成酶 (NRPS)，这些酶将称为氨基酸的构建块组装成肽产物，这些肽产物通常具有非常有效的抗生素活性。当今临床上使用的许多治疗上最重要的抗生素都源自这些 NRPS 酶（例如青霉素、万古霉素和达托霉素）。

不幸的是，正在出现对所有这些现有抗生素药物都具有抗性的致命病原体。一种解决方案可能是创造具有改进特性的新抗生素，可以规避病原体的耐药机制。然而，非核糖体肽抗生素的结构非常复杂，通过常规化学方法生产起来既困难又昂贵。为了解决这个问题，曼彻斯特团队使用基因编辑来设计 NRPS 酶，交换识别不同氨基酸构建块的域，从而产生可以提供新肽产品的新装配线。

研究团队负责人补充说到：“我们现在能够使用基因编辑来对复杂的 NRPS 酶进行有针对性的改变，从而能够将替代氨基酸前体纳入肽结构中。我们乐观地认为，我们的新方法可以带来制造改进抗生素的新方法这是对抗新出现的耐药病原体所迫切需要的。”

参考文献：

Thong, W.L., Zhang, Y., Zhuo, Y. et al. Gene editing enables rapid engineering of complex antibiotic assembly lines. Nat Commun 12, 6872 (2021).