研究員研發新技術，助力探索海洋微生物

當南衛理公會大學（SMU）的研究員亞歷山大·蔡斯還是個小男孩時，地球上熱帶雨林中植物種類的豐富多樣令他着迷。他發現自己想知道外面有哪些新物種在等待被髮掘。正是這種好奇心促使蔡斯如今運用一種名爲小分子原位樹脂捕獲（SMIRC）的新技術從地球的海洋採集樣本，這可能是發現導致下一代抗生素的化合物的第一步。

微生物天然產物來自微生物，並且是當今許多基本藥物的來源，包括大多數抗生素。微生物太小，不借助顯微鏡就無法看到，並且在其生命週期中會生成各式各樣的化合物，其中一些可用於製藥應用。傳統上，這些化合物是通過“微生物優先”的方法發現的，即從野外採集的樣本在實驗室中培養單個菌株。

雖然這種方法一直有效，但研究人員越來越難以用它來發現新的化學“支架”，而化學支架是構建化合物的基礎。化學支架是藥物發現的關鍵資源。

“目前，當我們收集新樣本並培養微生物時，我們發現的架構本質上與我們已經瞭解的那些非常相似，”地球科學系羅伊·M·赫芬頓系的助理教授蔡斯解釋道。

“採用‘微生物優先’的方法，在過去幾十年裡很難發現新的東西，這基本上將我們限制在相同或相似的細菌菌株及其化合物上，而它們只代表了海洋中自然多樣性的一小部分。這時候 SMIRC 就派上用場了，它讓我們能夠探索未知。”

蔡斯以及來自加利福尼亞大學聖地亞哥分校和加利福尼亞大學舊金山分校的研究人員在《自然通訊》雜誌上發表的一項最新研究闡明瞭 SMIRC 如何使得在野外產生的微生物天然產物的收集成爲可能，而無需在實驗室中培養。它採用了一種叫做 HP-20 的吸附樹脂，其作用如同海綿一般，能夠捕獲微生物釋放出的化學物質。

作爲一項測試，研究人員在聖地亞哥附近被海草覆蓋的區域運用了 SMIRC。從所收集的化學物質當中，他們發現了一種抗生素化合物，還有一種被稱爲金聖草黃素的化學物質，這是一種具備抗菌特性的植物性物質。隨後，通過把 HP-20 與瓊脂（一種能促進微生物生長的物質）相混合，使用了 SMIRC 的改良版。第二次實驗發現了海兔烯 A，這表明 SMIRC 技術在化合物回收方面持續獲得成功。

在卡布裡洛國家紀念碑的一處受保護海洋保護區，開展了第三次使用 SMIRC 的測試。在這裡，該技術收集到了更大的樣本，其中包含更復雜的化學混合物。雖然目前不清楚該地點富含新型化合物的緣由，但研究人員推測，可能是因爲這個特定區域人類活動稀少。

儘管沒有任何一種新化合物被證實是通往新抗生素的路徑，不過所發現的其中一種化合物，名爲卡布裡洛他汀，的確展現出了生物活性，並且正在被當作癌症和心臟護理的一種可能的新辦法加以研究。

蔡斯表示：“海洋是地球上探索最少的區域之一，尤其是深海。”

“對於海洋微生物及其所產生的化合物，我們有太多不瞭解的內容。”

由於存在抗生素耐藥性以及其他健康方面的挑戰，天然產物研究被置於高度優先的地位。

有了 SMIRC，我們如今擁有了一個易於部署的系統，這使得研究人員能夠對以前無法觸及的化合物展開研究。