齐默特开发的工具名为ARTS（AntibioticResistantTargetSeeker ， 抗生素耐药靶标搜寻器） 。 在这个工具的帮助下 ， 研究人员能访问含有10000多个细菌基因组的数据库 ， 上传基因组 ， 搜索与特定细胞功能相关的一些抗性基因 。 随着研究人员加速测出和上传微生物的基因组序列 ， 尤其是那些极端和未充分探索的环境中的微生物 ， 这些都将不断地壮大数据库 ， 增加数据库的价值 。 美国初创生物技术公司HexagonBio看到ARTS广阔的发展前景后 ， 也建立了一个类似的工具来挖掘真菌基因组 ， 寻找有应用前景的化合物 。
叁新型抗生素
近年来 ， 靶向基因组挖掘迎来了黄金时期 。 新冠肺炎疫情暴发后 ， 科学家充分认识到需要构建一个更丰富的药物库来更高效地治疗各种新兴的传染病 。 当然 ， 我们也迫切需要开发一些新药来治疗现有的疾病 。 随着微生物对抗生素的耐药性逐渐增强 ， 我们在治疗许多由细菌感染引发的疾病（例如肺炎、肺结核、淋病、血液中毒和各种食源性疾病等）时 ， 将会面临更多的困难 ， 甚至会遭遇无药可用的局面 。 目前 ， 各国公共卫生部门的官员都普遍认为抗生素耐药是人类正面临的最大健康威胁之一 。
人类生产的几乎所有抗生素都来源于陆地微生物 ， 因此很显然 ， 研究力度严重不足的海洋微生物拥有巨大的潜力来应对这场危机 。 澳大利亚悉尼大学（UniversityofSydney）的化学家理查德·佩恩（RichardPayne）提到海洋微生物对结核病（由结核分枝杆菌引起）的治疗能力时 ， 表现得尤为激动 。 他说：“在过去的10年里 ， 结核病一直是传染病中最大的杀手 。 但当我们把所有精力都用于治疗新冠肺炎时 ， 在结核病的控制上却落后了 。 ”目前 ， 我们迫切需要一种新的抗生素 ， 它在结核分枝杆菌上靶向的蛋白质需要不同于过去的抗结核药物 。
这些冻存盒中存放着科学家30多年来收集的18000株微生物菌株 。
佩恩在韩国济州岛的新阳海滩（ShinyangBeachonJejuIsland）找到的细菌 ， 正好能满足这一要求 。 新阳海滩是一个马蹄形的白沙滩 ， 以帆船和冲浪胜地而闻名 。 佩恩也是在这里找到了化合物OhmyungsamycinA ， 它作用于结核分枝杆菌（Mycobacteriumtuberculosis）后能使其无法正确地处理废弃的蛋白质 ， 从而杀死细菌 。 基于这一化合物 ， 佩恩制造出了一系列结构略微不同且可以大量生产的类似物 。 其中一种化合物的活性非常强 ， 可以在3天内完全清除实验室中培养的结核菌菌落 ， 对感染了结核分枝杆菌的斑马鱼也有效果 。 目前相关的小鼠实验正在进行中 。
近几十年来 ， 由于抗生素药物的售价很低 ， 很多制药公司缺乏研发新型抗生素的经济动力 ， 因此寻找和开发抗生素的工作几乎完全落在了学术界的肩上 。 同样的情况也存在于很多被忽视的热带疾病中 ， 包括疟疾等 。 2012年 ， 美国斯克里普斯研究所（ScrippsResearch）的化学家威廉·格威克（WilliamGerwick）在荷兰库拉索岛港口一条船的系泊缆绳上采集了一簇蓝细菌 ， 并从中分离出一种名为卡霉素B（carmaphycinB）的化合物 。 随后 ， 他通过化学方法合成了一系列卡霉素B的化学类似物 ， 并检测了它们对癌细胞的抑制作用 。 这种研究方法在前沿研究中十分常见 。
一名研究人员正在将一张嵌有树脂微珠（具有吸附能力）的薄膜放入水中 ， 从而提取海水中的有机分子 。
然而 ， 这些药物的效果并不显著 ， 随后格威克将注意力转移到了其他研究上 。 近期 ， 他的一位同事建议在疟疾寄生虫中测试下这些类似物的效果 ， 实验结果让他们十分惊讶 。 格威克说：“其中一种化合物对疟疾的治疗效果非常好 ， 而且它对人体细胞没有毒性 。 ”
现在格威克已经有资金将卡霉素B开发成一种新的抗疟疾药物 。 无论它最终是否会获批上市 ， 这个发现都在提示我们 ， 在那些已经发现的、成千上万种具有生物活性的海洋化合物中 ， 仍然蕴藏着巨大的可能性 。
在科学家看来 ， 卡霉素B的发现也显示出 ， 仅仅通过提高研究技术并不能带来新的药物 ， 机缘巧合下的新发现以及深入研究这种发现的意愿 ， 往往才是最重要的 。 比如 ， 从小船的缆绳上收集到的蓝细菌 。 当时格威克的学生约肖娜·农纳里（JoshawnaNunnery）原本计划去其他地方潜水 ， 但是由于实验室的同事和潜水同伴都感染了登革热 ， 她不得不取消潜水计划 ， 转而在研究站附近浮潜 ， 这才收集到了那些关键的蓝细菌 。
随着在海洋勘探方面的投资增加 ， 这类可以让科学家触及的偶然性机会也在增加 。 佛克号（Falkor）是澳大利亚施密特海洋研究所（SchmidtOceanInstitute）的一艘科考船 。 在佛克号最近一次前往太平洋中部的菲尼克斯群岛（PhoenixIslands）考察时 ， 哈佛大学的博士生安娜·高蒂尔（AnnaGauthier）也登上了这艘船 ， 成为首批在这些岛屿周围采集深海细菌的科学家之一 。 高蒂尔计划在考察期间直接培养从海中捞出的细菌 ， 以便开展免疫反应实验 ， 而不是将细菌立即冻存起来——这是此前的常规操作 。
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