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從千萬分子找到新骨架:富士軟片與學界驗證細菌訊號酵素抑制劑
以天然化合物為線索,研究團隊從約1,200萬種分子中篩出候選,再以合成與酵素實驗驗證活性。這項成果為干預細菌致病與抗藥性途徑提供新起點,距離感染症治療仍有多道關卡。
面對抗藥性細菌,尋找新藥的一條路,是干預它們感知環境、調整致病行為的訊號系統。富士軟片與日本多所研究機構合作,利用計算篩選找出新的細菌酵素抑制劑,並透過化學合成與實驗確認活性,讓原本停留在虛擬資料庫裡的分子,成為可以繼續研究的實體化合物。
研究鎖定組胺酸激酶(histidine kinase)。這類酵素參與細菌的訊號傳遞,能影響病原性、抗藥性與生物膜形成。團隊瞄準其中較為保守的H-box區域,希望阻斷啟動訊號的磷酸化反應。由於這套細菌訊號系統不存在於人體,它具有新藥標的的吸引力,但這並不等於抑制劑天然就具備安全性。
起點是一種已知天然抑制劑waldiomycin。岡山大學指出,這個分子對動物細胞具有毒性,結構又複雜,讓合成與後續改良都不容易。此次研究因此尋找不同的分子骨架,希望保留對標的的作用,同時取得較便於合成、修改的化學結構。
富士軟片將相關技術稱為AI-AAM,結合人工智慧與「胺基酸映射」。依大阪大學的說明,研究者先從waldiomycin的部分結構計算描述子,描繪分子可能與哪些胺基酸產生相互作用,再到約1,200萬種化合物的虛擬資料庫裡,尋找具有相似特徵的分子。這種方式讓外形不同的化合物也有機會被選中,且不必先取得標的蛋白的詳細三維結構。
篩選最後得到714個候選。大阪大學進一步指出,團隊選取新骨架並合成17種化合物與衍生物,測試它們對病原菌來源組胺酸激酶的作用,其中兩種展現較強的抑制活性。這提供了從計算預測走向實驗驗證的證據;714個候選則不能全部視為已確認有效的分子。
作用位置也有實驗線索支持。研究者改變H-box區域的胺基酸殘基後,衍生物的抑制活性明顯降低;結合質譜分析等結果,支持它們作用於與waldiomycin相同的區域。這些證據讓篩選結果有了機制依據,但酵素活性受到抑制,還不能直接推論感染能獲得控制。
成果於2026年9月30日刊登於《The Journal of Antibiotics》,合作機構包括大阪大學、岡山大學、近畿大學、微生物化學研究所、九州大學與富士軟片。目前的進展是取得新骨架及其實驗活性,臨床療效尚未建立。下一步仍須優化分子,釐清它們能否在感染環境中有效作用,以及安全性與體內暴露是否足以支持治療。