研究人員近日透過編碼史前人類尼安德特人及丹尼索瓦人(Denisovans)的基因,找出本已滅絕的殺菌蛋白。未來現代人或可利用這些蛋白來對抗細菌感染,包括一些具抗藥性的惡菌。
賓夕凡尼亞大學化學與生物分子工程學首席助理教授 César de la Fuente,去年與同事發表研究結果,內容有關現代人類基因編碼逾 2,000 種抗微生物肽(Antimicrobial peptides)。近日,同一研究團隊更發現另外 6 種抗微生物肽,均出現在尼安德特人及丹尼索瓦人中提取的古代粒線體(mitochondrial)基因當中。
de la Fuente 形容:「我們一直夢想可能像侏羅紀公園那樣,將已滅絕的生物,像是恐龍帶回來。但當然,這涉及很多倫理、生態和技術問題。我們就想,與其帶回整個生物體,不如將過去的生物分子帶到現在,看看會否有助解決我們今天看到的抗生素抗藥性等問題?」
團隊創造出一種人工智能,可以模擬現代人類酶切割蛋白(cleave proteins),如何將古代基因編碼的蛋白質切成肽。他們通過評估正電荷或負電荷等分子特性,預測出其抗菌活動,人工智則能以此作為基準,識別出 69 種古代肽。de la Fuente 說:「我們的假設是,當人被感染時,身體不同部位的蛋白酶水平可能會升高或降低,並可能會切割蛋白質,以產生出可充當抗菌劑的小塊 —— 這本質上是免疫系統的一部分。」
然後,研究人員向一間公司購買根據相關 DNA 序列製造出來的肽,並將這 69 種分子添加到含有一系列細菌的培養皿中。團隊由此發現出 6 種以前未知的抗微生物肽,其中 3 種來自尼安德特人,3 種來自丹尼索瓦人。每一種都至少對一種細菌有效,包括大腸桿菌、綠膿杆菌(Pseudomonas aeruginosa)及鮑氏不動桿菌(Acinetobacter baumannii)。
尼安德特人基因中的一種肽,甚至可對抗耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)。MRSA 有時被稱為超級細菌,因其對幾種廣泛使用的抗生素均具有抗藥性。
為了解這種古代抗生素如何在動物身上發揮作用,研究人員在老鼠身上測試兩種丹尼索瓦人抗微生物肽,以及一種尼安德特人抗微生物肽對鮑氏不動桿菌皮膚感染的影響。他們發現測試分子能將細菌水平降低,並且與臨床批准使用的抗微生物肽多黏菌素 B(Polymyxin B)一樣有效。de la Fuente 認為,這種肽在人體內很可能是安全的,但目前還需要進一步研究。
布里斯托大學生物化學學院副研究員 Sam Williams 評論指:「鑑於當前面臨全球大滅絕,這種『生物復活』的潛在抗生素能力非常重要。這次發現的抗微生物肽是無毒的,與其他抗微生物肽同樣有效,並且在小鼠測試中效果良好。」