UMass Amherst微生物学家寻找结核病细菌的脆弱性

马萨诸塞大学阿默斯特分校的一名微生物学家 获得了美国国立卫生研究院 (NIH) 的资助，以支持旨在开发新的、更有效的结核病 (TB) 治疗方法的研究。

“结核病病原体是一种非常神奇的生物体，” 微生物学副教授Yasu Morita说，他获得了为期两年、价值 420,000 美元的资助。“全球有 20 亿人(超过世界人口的四分之一)携带结核病，但其中只有一小部分人患上了这种疾病，而且大多数人从来不知道自己患有这种疾病。”

森田研究分枝杆菌，这是一组在土壤和环境中无所不在的细菌。数种分枝杆菌会引起疾病，其中最著名的是结核病。

大多数时候，结核病原体在体内处于休眠状态。但在某些情况下，它会导致严重的疾病，通常会侵袭肺部，如果治疗不当可能会导致死亡。根据世界卫生组织的数据，2021 年全球有 160 万人死于结核病，有 1060 万人染病 。

“那么分枝杆菌是如何在宿主体内存活数十年而不被杀死或死亡，同时又不杀死宿主的呢?” Morita 说，他的 实验室 专注于研究分枝杆菌细胞包膜或细胞的保护表面。

“我们研究一种非致病性模型生物，主要是为了弄清楚细菌生存和生长需要哪些特征。我们对细菌的表面结构特别感兴趣，因为保护它们免受外部攻击非常重要，例如免疫系统或抗生素或任何必须穿过表层并渗透到内部的有毒物质。

“了解这个表面是如何形成的非常重要，”森田说。“它是一种非常坚硬的防护装甲，同时它必须足够灵活才能伸长然后分开。”

Morita 的研究目标是开发一种药物来破坏分枝杆菌细胞包膜的稳态，使分枝杆菌无法生长或容易受到攻击。经过高年级研究生伊恩·斯帕克斯 (Ian Sparks) 带头的多年研究，森田和他的团队专注于位于细胞表面的糖脂，它有助于维持细胞膜的稳定性。

“伊恩制造了一个不能制造糖脂的突变细胞，细菌无法生长并失去了它的形状，”森田解释道。“所以它一定在做一些非常重要的事情，以某种方式帮助强化细胞壁层并保持细胞形状。”

在这项新研究中，森田将与致病性结核病突变体合作，以证实他们在模型分枝杆菌中的发现。糖脂似乎在位于细胞壁外的细胞囊层中也起着重要作用。“当我们制造这些突变细菌时，抗生素敏感性会提高，我们想了解这些糖脂的确切作用，并研究它在致病分枝杆菌中的作用，”他说。

靶向糖脂可能是加强现有抗生素有效性的一种方法，这些抗生素不足以治疗结核病。例如，结核病病原体对青霉素等常见抗生素具有耐药性。“青霉素对许多细菌性疾病具有革命性的作用，但它不能穿透分枝杆菌表层，而分枝杆菌也有一种酶可以分解青霉素，”森田说。“但如果我们分解细胞表面结构，它们就会对与青霉素相关的抗生素更加敏感。”

森田在应用生命科学研究所 医学模型中心的实验室 包括处理结核病等病原体所必需的生物安全 3 级设施。

“与真正的结核病病原体一起工作要求更高，也更耗时，但当你达到一个好的目标并且需要测试我们在模型生物体中看到的是否与病原体，”他说。