研究人员对近2000名个体的肠道微生物组进行了研究，发现了许多潜在的新抗生素。表现突出的候选物prevotellin-2展现出与FDA批准用于对抗多药耐药感染的抗生素多粘菌素B相当的抗感染特性。这表明，人类肠道微生物组可能蕴藏着未来可能在临床环境中使用的抗生素。
人类肠道中大约栖息着100万亿微生物，它们在稀缺资源的竞争中不断斗争。宾夕法尼亚大学医学院工程与应用科学、精神病学和微生物学，以及文理学院化学的总统助理教授塞萨尔·德拉丰特表示：“这是一个高度竞争的环境。这些细菌在共存的同时也在彼此斗争。这种环境可能会激发创新。”
在这种斗争中，德拉丰特的团队看到了一种寻找新抗生素的机会，这些抗生素有助于加强我们对抗耐药细菌的防御。如果肠道细菌必须发展新方式以相互生存，那么我们也许可以利用它们自身的防御来对抗它们。
在最近发表在《细胞》上的一篇文章中，德拉丰特和斯坦福大学医学（血液学）与遗传学教授阿米·S·巴特的研究团队探讨了近2000名参与者的肠道微生物组，发现了许多潜在的抗生素候选物。德拉丰特提到：“我们将生物学视为信息的 Reservoir。一切都被编码，通过创建算法来处理这些数据，我们可以显著加快抗生素的发现。”
德拉丰特的实验室最近因从不同来源发现抗生素候选物而受到关注，包括来自已灭绝物种如尼安德特人和长毛猛犸象的基因数据，以及通过人工智能分析的大量细菌样本。德拉丰特补充道：“我们的主要目标是从世界各地提取生物信息，寻找抗生素和其他有益分子。我们使用基因组、宏基因组和蛋白组中的丰富生物数据迅速识别新抗生素，而不是依赖传统方法，如收集土壤或水样并分离活性化合物。”
考虑到细菌快速进化，德拉丰特和他的同事推测，像人类肠道这样的竞争环境可能蕴藏着许多尚未发现的抗微生物物质。德拉丰特解释道：“当资源稀缺时，这正是生物创新蓬勃发展的时刻。”
团队着重于肽类，这是一种被称为潜在新抗生素的短氨基酸链。“我们计算分析了超过40万个蛋白质，”德拉丰特说道，他提到人工智能如何解读基因代码，并根据已知抗生素的库来预测哪些序列可能具有抗微生物特性。
“有趣的是，我们发现的化合物与传统认可的抗微生物物质不同，”德拉丰特实验室的研究助理、论文首席作者马塞洛·D·T·托雷斯指出。“我们识别的物质代表了一个新类别，它们独特的特性将增强我们的理解，并拓宽抗微生物序列的多样性。”
当然，这些预测需要通过实验进行验证；在识别出几百个潜在抗生素候选物后，研究人员选择了78个进行实际细菌测试。他们合成了这些肽，并将细菌培养物暴露于每种肽中，观察20小时后的结果以确定哪些肽有效抑制了细菌生长。他们还在动物模型中进一步评估了这些抗生素候选物。
测试的肽中超过一半抑制了有益或有害细菌的生长，而表现最佳的候选物prevotellin-2显示出与多粘菌素B相似的抗感染效果。这表明，人类肠道微生物组中的抗生素最终可能具有临床应用。
巴特表示：“发现prevotellin-2与我们最后的救命抗生素之一多粘菌素B表现相似，令我感到非常惊讶。这一发现表明，探索人类微生物组寻找新型和创新类的抗微生物肽是研究人员和医疗工作者，特别是对患者来说的一个令人振奋的方向。”
这项研究是在宾夕法尼亚大学的工程与应用科学学院、佩尔曼医学院和斯坦福大学进行的。德拉丰特教授在宾夕法尼亚大学担任总统教授，并获得包括宝洁公司、联合治疗公司、脑与行为研究基金会青年研究者奖、涅米罗夫斯基奖、宾州健康技术加速器奖和国防威胁减少局等多种资金来源的支持。巴特教授获得了保罗·艾伦杰出研究者奖和NIH的资助。此外，兰杰奖（美国化学工程师协会基金会）、国立卫生研究院和国防威胁减少局也提供了额外的资金支持。其他共同作者包括宾州的安吉拉·切萨罗和斯坦福的多位研究人员。
