一种基于随机二进制编码的抗生素设计方法

　　英国国家物理实验室（NPL）领导的研究小组开发出一种基于随机二进制编码的抗生素设计方法，可能会为新药探索开辟新的机遇。

　　生物活性是以20种独特氨基酸的分子序列编码的，抗菌活性也不例外，它是按照被称为抗菌肽的短序列编码的，而我们人体的免疫系统需要用抗菌肽来对抗细菌。

　　随着抗菌药物耐药性的扩散，人们愈发需要更强、更快和更具选择性的治疗，研究人员正在基于这些天然存在的多肽来开发新序列，用于抗菌剂治疗方法。然而，关于这些序列仍有许多未知的问题，特别是，哪些序列能在不伤害人体细胞的情况下对细菌最有效?什么样的结构特征会驱动选择性?

　　由NPL领导的一个国际研究小组开始探索抗菌剂的选择性，他们仅根据两个氨基酸就构建出两组数百万随机抗菌剂序列。根据预测，他们构建的第一组序列能有效杀死细菌，但同时也会影响人类红细胞；而第二组序列则专门针对细菌细胞。

　　为达成这一目标，该研究小组利用了手性特征，用镜像取代其中一种氨基酸。所有天然存在的蛋白质序列都是手性的(即与它们的镜像不同)，这一特征导致它们的反手性(镜像形态)无法影响我们的免疫系统。相较之下，细菌通常会通过切换手性来产生能够抵抗其他细菌的抗生素，因此可能会受到反手性序列的影响。

　　因此，这组具有部分反向手性的抗菌序列能够有效地杀灭包括超级耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和万古霉素敏感屎肠球菌(VSE)在内的细菌，即使在高浓度的情况下也不会对人体细胞产生负面影响。最引人注目的是，这两组序列表现出两种根本不同的物理机制——有毒的纯手性序列倾向于穿透细菌的细胞膜，而高选择性的反手性序列在细胞膜表面上没有留下可见的标记。

　　这些实验结果已发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie)期刊上，这些研究是英国国家物理实验室与耶路撒冷希伯来大学、布莱顿大学、西澳大利亚大学和牛津大学合作进行的，为编码高选择性抗菌药物的开发开辟了新的机遇。只有实现抗菌素活性的可重复测量才能确保对下一代安全有效疗法的信心，为此，NPL的生物技术小组正在开发支持抗菌素探索和开发所需的计量基础设施。