筛选抗生素的新方法
一、稀有放线菌作为筛选资源 二、靶标定向筛选 三、使用特殊培养基和培养条件 四、从极端环境微生物中筛选新抗生素 五、海洋微生物是新型生物活性物质和新 抗 生素先导化合物的来源 六、高通量筛选
一、稀有放线菌作为筛选资源
• 直到1974年，放线菌来源的抗生素几乎都是由链 霉菌产生的。在以后的6年中，由稀有放线菌产生 的抗生素约占放线菌来源的1100种抗生素的25%。 因此，作为抗生素来源的稀有放线菌的作用变得 越来越重要。以后，随着对产生抗生素的稀有放 线菌的栖息地、生理学等基本知识的不断增多， 稀有放线菌越来越被证实是产生抗生素的好的来 源，很多微生物学者都把精力放在了分离和筛选 这些微生物体上。稀有放线菌通常被认为是使用 常规的分离方法较链霉菌的分离频率低很多的放 线菌属。它们产生抗生素的能力可与链霉菌相媲 美。可以推断，分离和筛选稀有放线菌是发现新 抗生素的希望所在。
三、使用特殊培养基和培养条件
• 放线菌通常在不同的天然液体培养基中，并且在 27—28℃ ，180～259 rpm/分钟的条件下生产抗生 素。大部分培养基由碳源(如甘油、葡萄糖、淀粉)、 氮源(如硫酸铵、牛肉膏、蛋白胨、大豆粉)、无机 磷酸盐、阳离子(如Ca 一、Mg一、Na )和微量元素 (如Co、Cu、Fe、Mn、Zn)等组成。因为生产抗生 素的调节机制千差万别，所以没有任何一种培养 基能够适合于所有类型的抗生素的生产。因此， 为了筛选不同的抗生素应该使用不同成分的培养 基。
五、海洋微生物是新型生物活性物质 和新抗生素先导化合物的来源
• 开发治疗严重疾病的抗生素，关键在于发 现具有一定生物活性的新型化合物或先导 化合物，然后进行生产优化或进行结构改 造加以优化，才有可能开发出有临床应用 价值的新药物。所以，新型生物活性物质 或先导化合物的发现是新抗生素研究的起 点。
• 将1980～1984年5年间全世界所报道的由微生物产 生的新化合物与 1988～1992年5年间的报道相比 较，可以发现，来源于陆栖链霉菌产生的新化合 物已由74.7%下降到50.5%，相反，来源于海洋微 生物的新化合物在前5年间报道极少，到1988至 1992年这5年间上升到12.7% (有近400个)。这不仅 反映了海洋微生物开始受到重视，而且表明了从 海洋微生物中开发新药物有着巨大的潜力和诱人 的前景。海洋微生物不仅能产生新型的生物活性 化合物，而且还能产生一些由陆栖微生物所产生 的有应用价值的抗生素。
• 化合物活性筛选是创新药物研究的起点和具有决 定意义的阶段，是源头创新和持续创新的关键。 分子生物学和分子药理学的研究成果阐明了许多 在生命活动中起着十分重要作用的生物大分子如 酶、受体和离子通道等与疾病之间的关系。这些 生物大分子逐步取代传统的药物筛选方法，发展 成为药物初筛的主要靶标 。通过对生产菌株(生物 体)、抗生素的生物合成，抗生素的作用模式和抗 生素自身化学性质的微生物的、生物化学的及化 学的反馈，筛选过程中的每一阶段都得到了质的 提高。在目前的筛选流程中，具有独特形态或者 生理学特征的放线菌被作为研究的重点，而且对 于它们的分离方法也得到了改进。
六、高通量筛选
• 高通量药物筛选是近10年来国际药业研究发展过 程中一门新兴技术，它已经被世界各大医药公司 广泛用于药物先导物的筛选。我们通常所说的高 通量药物筛选平台是由化合物库、靶体选择、靶 体和化合物反应的测试方法的建立、靶体作用物 的高通量筛选和数据的信息处理系统这几大部分 组成。它的目的是通过对种类繁多的化合物作针 对各种药物靶体的筛选，从中寻找最佳的先导化 合物，进而用于新型药物的开发。其特点是规模 大、速度快、成本相对较低，缩短新药开发周期 并可找到最佳新药。
二、靶标定向筛选
• 随着发现新抗生素几率的下降和应用于临床上的 抗生素的活性基团得到确认，关于将抗生素的特 异基团作为靶标的各种不同筛选序已被建立起来。 这些程序主要依靠对靶标抗生素比如8-内酰胺的 鉴别检测。总的靶标定向筛选过程包括靶标定向 分离和生物体的选择。这种筛选过程要与靶标定 向检测结合起来才能够增大发现新靶位抗生素的 几率。而这些筛选方法主要是根据靶标生物体或 细胞的形态、新陈代谢和生理特点，从小的方面 讲是根据靶标抗生素的作用机制而建立起来的。
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在缺少抗生素的培养基里，一些长得较快的普 通微生物体会长满整个平板。例如，游动放线菌 属通常对新生霉素有抵抗性而对NaCL却很敏感， 因此可以在加入新生霉素以抑制其它微生物生长 的平板上将其分离出来。许多放线菌显示出对很 多抗生素的多重抗性。例如 在缺少氨基糖苷的培 养基里，很难将抗这种抗生素的放线菌分离出来。 然而，在培养基里一旦加入了氨基糖苷抗生素， 敏感微生物的生长就被抑制，结果，只有抗氨基 糖苷的微生物才能够生长，这些抗生素的生物体 包含大量不同的放线菌，其中一些是新抗生素的 产生菌。
四、从极端环境微生物中筛选新抗生素
• 近年来，极端环境微生物被认为是新抗生素的宝 贵来源之一，尽管它们产生的抗生素还不多。极 端环境微生物能够产生很多的化学物质。它们大 部分没有什么明显作用，但在偶然情况下从中可 以发现具有很高生物活性的物质。实际上，这种 产生多样化学物质的能力肯定能够提高微生物体 产生稀有化合物的新抗生素的几率。一些研究人 员认为嗜盐微生物产生抗生素的能力要高于其它 的极端环境微生物。目前关于“具有抗真菌化合 物能力而未被勘察过的极端环境微生物资源”的 相关研究经常见于各种论文的报道中。
筛选抗生素的旧方法
• 抗生素的筛选流程通常包括以下三个步骤 :(1)分离 和培养生物体 ;(2 )抗生素的检测 ;(3)抗生素物质的 化学描述及结构鉴定。由于能够产生新型抗生素 的放线菌的生活范围相当广泛 ,直到2 0世纪 6 0年 代中期 ,不需要复杂的方法便能分离到这些菌株。 当时的筛选流程通常是依赖有效的工厂式的操作 , 微生物学家在筛选过程中根据生产菌株的形态学 和它们的抗菌谱挑选分离出许多链霉菌用来生产 抗生素和作为可能产生新的抗生素的候选者 ,然后 抗生素物质被提纯、描述和鉴定。然而 ,随着天然 产生的抗生素的数量不断增加 ,发现新的抗生素已 变得越来越困难。
• 一定类型的培养基适合于一定类型的抗生素的产 生。例如，当放线菌在富培养与贫培养的条件下 检查抗生素的生产力时发现了aplasmomycin。在 富培养条件下放线菌产生其它菌株，不能产生 aplasmomycin，但在被稀释了l6倍的贫培养基上却 能产生此抗生素。冷霉素是S.griseus耐寒性的亚种 在0 ~18℃培养条件下发现的。大多数的链霉菌在 特殊的培养条件下不能产生抗生素，但是，如果 在这种环境条件下能够产生抗生素，那么发现新 抗生素的可能性是相当高的。
抗生素
• 抗生素主要是由细菌、霉菌或其他微生物 产生的次级代谢产物或人工合成的类似物。 20世纪90年代以后，科学家们将抗生素的 范围扩大，统称为生物药物素。主要用于 治疗各种细菌感染或致病微生物感染类疾 病，一般情况下对其宿主不会产生严重的 副作用。
为什么ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ寻找新的抗生素
• 据2006~2007年度卫生部全国细菌耐药监测结果显 示，全国医院抗菌药物年使用率高达74%。而世界 上没有哪个国家如此大规模地使用抗生素，在美 英等发达国家，医院的抗生素使用率仅为22%~25%。 中国的妇产科长期以来都是抗生素滥用的重灾区， 上海市长宁区中心医院妇产科多年的统计显示， 目前青霉素的耐药性几乎达到100%。而中国的住 院患者中，抗生素的使用率则高达70%，其中外科 患者几乎人人都用抗生素，比例高达97%。