科学家发现关键蛋白质使细菌在极端环境中生存

这一发现揭示了某些细菌,包括导致食物中毒和炭疽的菌株,如何形成孢子以便生存。科学家们发现了一种蛋白质,使细菌能够在极端条件下关闭为休眠的孢子。这一过程使细菌几乎不易被破坏,解释了为什么细菌可以在如永久冻土、海洋深处或外太空等不可居住的地方生存。 这种被称为孢子形成的能力,也使超级细菌能够逃脱医院的清洁,然后在身体虚弱患者的肠道中复活。通过发现一种参与细菌孢子形成的新蛋白质,科学家们希望能够加深我们对细菌如何逆境求生的理解,甚至开辟新的抗微生物治疗途径。 今天发表在《基因与发展》杂志上的两篇独立论文中,该研究关注了芽孢杆菌——一个包括负责食物中毒的蜡样芽孢杆菌和炭疽的细菌组。研究团队包括来自伦敦国王学院化学系、加州大学圣地亚哥分校、柏林马克斯·普朗克病原体科学研究所和美国霍利奥克学院的科学家。 论文的共同作者莉夫卡·艾萨克森教授表示:“我们早就知道,细菌能够在不利环境中进行代谢关闭,转变为可以存活上千年的长期存在的无敌休眠孢子。” “这一过程通过不对称细胞分裂来实现,其中较大部分——‘母细胞’——吞噬较小部分‘前孢子’,为其提供养分和保护外层。它继续在其遗传物质周围构建保护层,直到准备好作为孢子释放。”…
健康高效开发使用更少小鼠的药物

高效开发使用更少小鼠的药物

新的活性成分,如抗体,通常在实验动物中单独测试。苏黎世大学的研究人员现在开发出了一种技术,可以在一只小鼠中同时测试约25种抗体。这不仅应能加快新药的研发流程,还能大幅减少所需的实验动物数量。

许多现代药物基于抗体。这些蛋白质非常特异性地识别细胞或分子表面上的某种结构并结合在一起——这可能是突出的细胞膜上的受体。对于抗体和其他基于蛋白质的生物治疗药物,必须在动物身上进行广泛的临床前测试,然后才能在人类身上进行测试。

在一只小鼠中同时测试25种抗体

目前,抗体候选物是在动物模型中单独分析的。通常需要使用大量实验动物进行每项测试。这就是为什么临床前测试在制药行业中占用了大量动物的原因。一种解决方案是同时在一只动物中测试几种物质。然而,迄今为止,这种方法限制在每只动物最多四种活性成分。

来自苏黎世大学(UZH)的马克斯·西格尔(Markus Seeger)和劳动动物科学研究所的约翰内斯·冯·贝尔格(Johannes vom Berg)领导的研究小组现在已经成功克服了这一限制。“我们开发的方法允许我们在一只小鼠中同时测试25种不同的抗体。这加快了过程并减少了所需的动物数量,”冯·贝尔格说。为了进行本研究,团队使用了已经批准作为药物的抗体或正在进行临床开发的抗体。

蛋白质片段作为分析的条形码

药物需要具备几个属性才能成功:活性成分仅缓慢释放,因此可以在体内长时间发挥作用。它精确地结合到特定的靶结构,并在相应的器官中积累。此外,该物质在其他组织和器官中的传播范围有限,从而减少了副作用的风险。

为了使小鼠复杂的血浆或组织样本中抗体的属性进行单独分析,研究人员开发了一种条形码形式。它们由特定的蛋白质片段组成——称为飞码(flycodes)——可用于单独标记每种抗体。一旦它们被给予小鼠,单个抗体候选物可以从混合物中分离并单独分析。“我们的结果表明,飞码技术为所研究的抗体提供了高质量的临床前数据。我们用更少的小鼠获得了更多的数据,而且数据质量更好,因为分析可以直接比较,”西格尔说。

减少实验动物数量的巨大潜力

研究人员还证明了抗体在动物体内正确找到靶结构的能力:例如,在癌症医学中使用的两种抗体可靠地识别了肿瘤细胞主要在表面携带的EGF受体。在与其他20种抗体的混合物中,肿瘤组织的靶向积累同样有效。这表明飞码不会损害抗体在生物体内的效能。

此外,团队使用飞码在一次实验中有效分析了一系列80种类似药物的合成生物分子的性质和数据——称为合成抗体(sybodies)。 “利用最小的资源,飞码技术能够在相同实验条件下直接比较药物候选者。它将在未来更加高效地推动临床前发现管道的发展,”马克斯·西格尔说。本研究中的所有数据都来自仅18只小鼠。原则上,这种新方法可以将所需的动物数量减少高达100倍。