筛选新抗生素的方法

筛选新抗生素的方法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。为什么要寻找新的抗生素据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%。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20世纪60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。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。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。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。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℃，180～259rpm/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。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。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。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。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。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