前沿 | 药物研发新“矿脉”:微生物基因

2023-03-07 09:03:13 4

据《日本经济新闻》2月7日报道,日本科研人员在利用未知基因研发新药。

报道称,从自然界微生物生成的天然物质中出现了很多医药产品。迄今为止,微生物中的基因只有一部分可用于药物开发,但随着基因组解析的进步,新的“矿脉”正在不断涌现。寻找新药候选对象的“微生物淘金热”时代会到来吗?

微生物所带来新药的鼻祖是抗生素“青霉素”,英国的亚历山大·弗莱明发现了它,并因此于1945年获得诺贝尔奖。2015年获得诺贝尔奖的大村智,则是在高尔夫球场附近的土壤中发现了用以开发出抗寄生虫药“伊维菌素”的微生物。

如果找到可以生成天然物质的基因,就可以将其加入到其他微生物中,合成为效果更好的天然物质。微生物的基因组是新药的矿脉,现在大约半数的医药品都是以天然物质为基础的。

但是近年来,仅靠以往的培养法和解析技术,已经找不到比过去更好的微生物了。

新药开发的方法,除了利用微生物产生的天然物质,还有以人工合成促进人体活动的物质。由于难以找到天然物质,制药公司正将研发重心转移到使用人类抗体等的生物药品上。

然而,东京大学教授大西康夫指出,“微生物还蕴含着很多可能性”,只是没有挖掘出未知的基因。在已经发现的微生物中,只有20%左右的基因发挥了作用,剩下的80%还处于休眠状态,无法得知其功能。

大西教授关注的是唤醒未知基因的“基因组挖掘”技术。未知基因一旦转移到其他微生物身上,往往就会从休眠状态被唤醒。这样一来,就可以合成以前无法获得的新天然物质。

药品的药效由化合物的结构决定。微生物生成的天然物质有多种结构。如果运用“基因组挖掘”技术,将有助于开发出治疗顽疾的新药。

东北大学教授浅井祯吾将在丝状菌中休眠的一部分基因转移到曲霉菌中,产生出22种天然产物,在防止引发老年痴呆症蛋白质的凝聚、防止引发癌症干细胞的增加方面具有一定效果。浅井教授说,这意味着“将出现争夺新基因组的竞争”。

应该还存在未被人类见过的微生物。但自然界的微生物在人类所提供的环境中很难繁殖,因此很难分析其基因组。也可以说,现在手边的微生物基因组只是偶然培养出来的种类。

随着快速读取遗传基因碱基序列的“新一代测序仪”的出现,各种生物的基因组被解析出来,但地球的微生物基因组得到解析的还不到1%。

早稻田大学的创业公司bitBiome开发出了将每个微生物封闭在一滴液体中,进而读取其基因组的独有技术。即使培养过程很困难,也能找到遗传基因。

公司创始人细川正人说:“希望充分利用庞大而未被利用的微生物资源。”据介绍,该公司以每月1亿个的速度解析微生物基因组,已建立了8亿个基因的数据库。这成为探索目标基因的“地图”。这些基因猎手共同的最终目标是开发出“自动挖掘矿脉”的技术。如果能用人工智能和机器人探索出微生物基因组生成的天然物质,那将进一步加快利用天然物质的药物研发。浅井教授也认为这“在技术上完全有可能实现”。(来源:参考消息