结核药研发慢？“发光”细菌来帮忙

被称为“痨病”的结核病不断与药物“捉迷藏”，在发病率降到低水平后卷土重来，但效率低下和不精准的药物筛选评价模型一直阻碍新药研发。中科院广州生物医药与健康研究院张天宇博士的研究组在多年探索后，成功构建了新型自主发光的结核分枝杆菌，利用菌株“发光”的特性快速研判药物活性。近日，国际知名学术期刊PLOSONE发表了这一最新研究成果。

死灰复燃的结核病

在20世纪80年代初，结核的发病率曾一度下降到很低的水平，西方国家的政策制定者们开始认为这种病或许已被彻底消灭。

“十痨九死”真的翻篇了吗？不到10年，对结核病防控忽视、人口流动增加，加上结核病的致病菌—结核分枝杆菌与艾滋病毒共感染等原因，耐多药、广泛耐药，甚至是完全耐药结核病的出现，使它又死灰复燃。

据世界卫生组织统计，2011年全球新发结核病870万，150万人死于结核病，其中，中国总病例数排名第二，耐药结核病例数更是居首位。2013年发病和死亡人数均有所增加。

糟糕的是，结核病治疗仍依赖四五十年前开发的药物。2012年底，在药物领域沉寂多年后，第一个针对结核病的新药—分枝杆菌腺苷三磷酸合成抑制剂在美国问世，但滑稽的是，这一药物仅通过二期临床就被批准使用。“说明新药实在太缺乏了。”张天宇说。

漫长的传统小鼠实验

如何提高抗结核病药物的研发效率？抗结核病化合物的筛选和评价模型是关键。但筛选起来却不是那么容易。结核病菌成长缓慢，4-5周才能形成菌落，且实验需要在昂贵的P3实验室，这对于期待成果的科研人员来说，自然是一大弊端。

“有很多化合物具有很好的体外活性却没有体内活性，所以快速检测化合物体内活性尤为重要。”张天宇说。

但此前一直使用的检测药物体内活性的方法，需要感染大量小鼠，用药4周后将小鼠杀死，研磨器官，稀释铺板后，又要等约4周进行菌落计数。如果要评价杀灭率，还要求停药至少3个月后才能将小鼠杀死，然后计数。“培养时间加体内检测时间，药物筛选的实验时间被无限拉长。”

“发光”菌株加速药物筛选

2012年伊始，张天宇的研究团队发现，经过重组构建的自主发光的结核分枝杆菌可作为良好的报告菌株。经测定，这种结核分枝杆菌与野生菌株毒性、生长速度都非常接近，但它有一个最大的优势：其细菌荧光素酶可以借助自身合成的底物发出波长约为490纳米的蓝绿光，“就像让苍蝇变得像萤火虫一样。”且所发荧光强度和菌量相关度很强，这意味着，只要能测量动物体内不同时期的发光程度，便能判定药物杀菌的能力。

动物实验时，研究人员将不同类型的结核病药物喂食感染病菌的小鼠后，可用仪器每天对小鼠发光菌数目进行测算，判断药物杀菌程度，这一操作仅需3秒。“3-4天就可以判断药物是否有杀菌活性。而且如果载菌量先低了，后续又高了，可能是产生耐药作用了。”

目前，研究组利用该类发光菌建立了抗结核药物筛选评价平台，与院内外多个课题组合作，筛选了4万多个化合物。且已获得近十个具有体内抗结核活性的化合物，或可在未来研制新药，并申请了3个专利。