新型抗生素產生菌（放線菌）的篩選研究方向

　　1、稀有放線菌作為篩選資源 :

        直到1974年，放線菌來源的抗生素幾乎都是由鏈霉菌產生的(在大約2 000種抗生素中，約95%的抗生素是由鏈霉菌產生的)。在以后的6年中，由稀有放線菌產生的抗生素約占放線菌來源的1100種抗生素的25%.因此，作為抗生素來源的稀有放線菌的作用變得越來越重要。當利用常規的隨機篩選發現新抗生素的可能性下降時，不同于鏈霉菌屬性的生物體開始被作為研究的重點。以后，隨著對產生抗生素的稀有放線菌的棲息地、生理學等基本知識的不斷增多，稀有放線菌越來越被證實是產生抗生素的好的來源，很多微生物學者都把精力放在了分離和篩選這些微生物體上。稀有放線菌通常被認為是使用常規的分離方法較鏈霉菌的分離頻率低很多的放線菌屬。它們產生抗生素的能力可與鏈霉菌相媲美。可以推斷，分離和篩選稀有放線菌是發現新抗生素的希望所在。然而，鏈霉菌產生的新型抗生素無論在數量上還是在種類上都要比其它的放線菌屬多得多，這意味著具有產生新抗生素能力的未被發現的鏈霉菌屬或鏈霉菌種在自然界中還大量存在。既然使用傳統方法不能將它們分離出來，這樣的鏈霉菌也就應該被看作是“稀有”菌種。稀有放線菌通常是以較小的數量存在于土壤的微環境里，為了提高它們的分離幾率，選擇壓(抗生素)的使用已取得了良好效果。在缺少選擇壓的培養基里，一些長得較快的普通微生物體會長滿整個平板。例如，游動放線菌屬通常對新生霉素有抵抗性而對NaCL卻很敏感，因此可以在加入新生霉素以抑制其它微生物生長的平板上將其分離出來。許多放線菌顯示出對很多抗生素的多重抗性。例如 在缺少氨基糖苷的培養基里，很難將抗這種抗生素的放線菌分離出來。然而，在培養基里一旦加入了氨基糖苷抗生素，敏感微生物的生長就被抑制，結果，只有抗氨基糖苷的微生物才能夠生長，這些抗生素的生物體包含大量不同的放線菌，其中一些是新抗生素的產生菌。 放線菌生態上的一些重要性質利用在稀有放線菌(包括鏈霉菌)的分離上也具有重要作用。用分離istamyin(衣思它霉素)的產生菌S.可以說明這一點，這些菌種是在加入了卡那霉素或其它選擇壓的培養基中從日本一個小島海岸邊的土壤里分離得到的。如果不加入抗生素，從日本的土壤中就分離不到該菌種;

　　2 靶標定向篩選 :

        隨著發現新抗生素幾率的下降和應用于臨床上的抗生素的活性基團得到確認，關于將抗生素的特異基團作為靶標的各種不同篩選序已被建立起來。這些程序主要依靠對靶標抗生素比如8-內酰胺的鑒別檢測。總的靶標定向篩選過程包括靶標定向分離和生物體的選擇。這種篩選過程要與靶標定向檢測結合起來才能夠增大發現新靶位抗生素的幾率。定向分離的對氨基糖苷有抗性的放線菌揭示了幾個有趣的事實。在分類上，不同的具有多重氨基糖苷抗性的放線菌廣泛地分布在自然界中。此外，這種對一定氨基糖苷有不同抗性的模式在使用缺少氨基糖苷抗生素的培養基來分離放線菌時卻看不到這一現象。使用一種或多種類型的氨基糖苷抗生素能顯著提高一系列抗氨基糖苷抗生素的放線菌的分離幾率。進一步對氨基糖苷的抗性和氨基糖苷的生產力的研究揭示了抗氨基糖苷的放線菌產生抗生素的能力要顯著地高于對氨基糖苷敏感的放線菌。實際上抗性越廣泛，產生抗生素的可能性也就越高。抗性的模式在個體之間及與其它放線菌菌種之間能區別出來。因此不同的氨基糖苷抗性模式對于產生不同的抗生素是一種信號或表型標記。換句話說，新抗生素的抗性模式被看作是新抗生素產生菌的表型標記。 在糖胎的定向篩選程序中放線菌株是在含有糖胎類產品的培養基中分離得到的。用不同的抑制手段檢查糖胎抗生素的產生，比如使用萬古霉素來抑制Staphylococus aurecs的生長和使用diacty-L-ly-syl-D-alanyl-D-alanine作為糖胎抗生素的受體的一種特異性的抗性篩選。總的來說這種糖胎定向篩選方法產生了不同類別的產糖胎抗生素的放線菌，在1936個培養物中得到了44個，篩選幾率為2.2%。值得注意的是，發現新糖胎抗生素的幾率僅為O.3%。通過作用于病毒、真菌和腫瘤來探測抗生素活性的許多篩選方法已經發展起來了。這些篩選方法主要是根據靶標生物體或細胞的形態、新陳代謝和生理特點，從小的方面講是根據靶標抗生素的作用機制而建立起來的。如果能夠獲得臨床上有用的抗腫瘤抗生素，這些候選藥品需要在動物腫瘤模型比如鼠科的白血病細胞中測試它們的活性。然而，對于初篩到的原始天然產物，在動物的活體模型中測試對腫瘤細胞的選擇性細胞毒素是不實際的，因為不僅靈敏性和選擇性有限，而且代價昂貴。因為這一點，不同的離體測試系統作為預先篩選而被設計出來。基于腫瘤細胞繁殖行為的相似性，原生動物細胞被用作預篩抗腫瘤物質的模型。不同的微生物被設計成預篩模型，包括基于病毒的原噬菌體的誘導，抗噬菌體活性，BIP試驗，抗菌素的變異發生和動物病毒的活性等。

　　3 使用特殊培養基和培養條件 :

       放線菌通常在不同的天然液體培養基中，并且在27—28℃ ，180～259 rpm/分鐘的條件下生產抗生素。大部分培養基由碳源(如甘油、葡萄糖、淀粉)、氮源(如硫酸銨、牛肉膏、蛋白胨、大豆粉)、無機磷酸鹽、陽離子(如Ca 一、Mg一、Na )和微量元素(如Co、Cu、Fe、Mn、Zn)等組成。因為生產抗生素的調節機制千差萬別，所以沒有任何一種培養基能夠適合于所有類型的抗生素的生產。因此，為了篩選不同的抗生素應該使用不同成分的培養基。一定類型的培養基適合于一定類型的抗生素的產生，例如，當放線菌在富培養與貧培養的條件下檢查抗生素的生產力時發現了aplasmomycin。在富培養條件下放線菌產生其它菌株，不能產生aplasmomycin，但在被稀釋了l6倍的貧培養基上卻能產生此抗生素。冷霉素是S.griseus耐寒性的亞種在0 18~C培養條件下發現的。大多數的鏈霉菌在特殊的培養條件下不能產生抗生素，但是，如果在這種環境條件下能夠產生抗生素，那么發現新抗生素的可能性是相當高的。

　　4 從極端環境微生物中篩選新抗生素

　　近年來，極端環境微生物被認為是新抗生素的寶貴來源之一，盡管它們產生的抗生素還不多。極端環境微生物能夠產生很多的化學物質。它們大部分沒有什么明顯作用，但在偶然情況下從中可以發現具有很高生物活性的物質。實際上，這種產生多樣化學物質的能力肯定能夠提高微生物體產生稀有化合物的新抗生素的幾率。一些研究人員認為嗜鹽微生物產生抗生素的能力要高于其它的極端環境微生物。目前關于“具有抗真菌化合物能力而未被勘察過的極端環境微生物資源”的相關研究經常見于各種論文的報道中。

　　5 海洋微生物是新型生物活性物質和新抗生素先導化合物的來源

　　開發治療嚴重疾病的抗生素，關鍵在于發現具有一定生物活性的新型化合物或先導化合物，然后進行生產優化或進行結構改造加以優化，才有可能開發出有臨床應用價值的新藥物。所以，新型生物活性物質或先導化合物的發現是新抗生素研究的起點。將1980～1984年5年間全世界所報道的由微生物產生的新化合物與 1988～1992年5年間的報道相比較，可以發現，來源于陸棲鏈霉菌產生的新化合物已由74.7%下降到50.5%，相反，來源于海洋微生物的新化合物在前5年間報道極少，到1988至1992年這5年間上升到12.7% (有近400個)。這不僅反映了海洋微生物開始受到重視，而且表明了從海洋微生物中開發新藥物有著巨大的潛力和誘人的前景(以上統計數據來自中國醫學科學院醫藥生物技術研究所微生物產物數據庫的統計資料)。海洋微生物不僅能產生新型的生物活性化合物，而且還能產生一些由陸棲微生物所產生的有應用價值的抗生素。例如從海洋鏈霉菌-魯特格斯鏈霉菌鼓浪嶼亞種的代謝產物中，不僅發現了新抗生素8510，而且也發現了肌醇胺霉素和春日霉素]。上述霉素過去都是由陸棲微生物產生的。其中春日霉素是一種重要的農用抗生素，殺菌譜廣，毒性低，對稻瘟病等有極好的防治效果，是一種無公害農藥。

　　6 高通量篩選

　　高通量藥物篩選是近10年來國際藥業研究發展過程中一門新興技術，它已經被世界各大醫藥公司廣泛用于藥物先導物的篩選。我們通常所說的高通量藥物篩選平臺是由化合物庫、靶體選擇、靶體和化合物反應的測試方法的建立、靶體作用物的高通量篩選和數據的信息處理系統這幾大部分組成。它的目的是通過對種類繁多的化合物作針對各種藥物靶體的篩選，從中尋找最佳的先導化合物，進而用于新型藥物的開發。其特點是規模大、速度快、成本相對較低，縮短新藥開發周期并可找到最佳新藥。化合物活性篩選是創新藥物研究的起點和具有決定意義的階段，是源頭創新和持續創新的關鍵。分子生物學和分子藥理學的研究成果闡明了許多在生命活動中起著十分重要作用的生物大分子如酶、受體和離子通道等與疾病之間的關系。這些生物大分子逐步取代傳統的藥物篩選方法，發展成為藥物初篩的主要靶標。據報道，迄今已發現藥物靶點483個，其中45% 為受體，28%為酶，5%為離子通道。隨著人類基因組學、蛋白質組學和生物信息學研究的進展，成百上千個與疾病密切相關的分子靶點將被認識，并將開發成為藥物篩選的新模型。通過對生產菌株(生物體)、抗生素的生物合成，抗生素的作用模式和抗生素自身化學性質的微生物的、生物化學的及化學的反饋，篩選過程中的每一階段都得到了質的提高。在目前的篩選流程中，具有獨特形態或者生理學特征的放線菌被作為研究的重點，而且對于它們的分離方法也得到了改進。