科學也可以如此靠近

復旦聘諾獎得主為名譽教授,研發新一代抗生素


2017年11月06日03時 今日科學 上海觀察
上海觀察

由於藥物濫用、細菌進化等原因,越來越多的抗生素產生了抗藥性,威脅著人類健康。今天,諾貝爾化學獎獲得者、耶魯大學教授托馬斯•施泰茨在上海科學會堂做了有關核糖體研究的報告,並接受了解放日報·上觀新聞記者專訪。明天,他將被復旦大學聘為名譽教授,指導該校核糖體晶體學團隊從事基礎研究,並研發新一代抗生素。

施泰茨今年77歲,因「對核糖體結構和功能的研究」,與另兩位科學家分享了2009年諾貝爾化學獎。核糖體是一種細胞器,在動物體內普遍存在,在生命體的生化反應過程中扮演著重要角色。施泰茨對人類科學的一大貢獻,是帶領團隊利用同步加速器產生的X射線,將核糖體中約10萬個原子的分布都繪製了出來。施泰茨介紹,研究核糖體的困難之處在於它的分子量很高。可以作這樣的比較:如果汞分子與肌球蛋白這類小分子結合,會產生巨大的信號;而與核糖體這類大分子結合時,信號卻很微弱。因此,施泰茨團隊選用一種包含18個鎢原子的重原子簇進行探測。在低解析度狀態下,它們會像一個原子那樣散射,從而產生了科學家夢寐以求的強大信號。

托馬斯•施泰茨在上海科學會堂演講。楊浦東 攝

繪製出核糖體的分子結構圖,是一項基礎研究成果。令施泰茨本人也沒想到的是,這項成果具有很大的應用價值——可以開發出新一代抗生素。「我在研究核糖體的時候,只是為了弄清它的結構和運行機制,並沒有考慮開發新藥的事。」演講中,這位諾獎得主的話道出了基礎研究與應用研究的關係:科學家要心無旁騖地做基礎研究,這樣才會收穫「意外之喜」。

發現核糖體有助於研發新一代抗生素後,施泰茨與合作者創辦了一家生物製藥公司Rib-X。據介紹,傳統抗生素的研發通常是對已知化合物進行修飾,或對大量小分子化合物進行篩選,耗時費力。而掌握了核糖體的分子結構後,就可以精準研發,讓新一代抗生素作用於某些基因位點,達到精準的抗菌效果。

今年,代號為RXO1的新抗生素獲美國食藥監管局(FDA)批准上市,這是施泰茨團隊基礎研究成果催生的第一個產品。據透露,全新化學結構的抗生素RXO4也在研發過程中,它把兩個基因位點連接起來,具有「1+1 >2」的抗菌效果。

上百人在上海科學會堂聆聽施泰茨演講。楊浦東 攝

復旦大學藥學院院長王明偉介紹,受聘為名譽教授後,施泰茨將指導該校核糖體晶體學團隊從事研究,進一步探索核糖體的作用機理。這個方向的基礎研究有望催生新藥成果。施泰茨和王明偉還都指出,延長傳統抗生素療效的有效手段,就是不濫用抗生素。2016年,世界衛生組織發表文章,呼籲全球積極應對抗生素耐藥感染問題,並援引英國《全球抗菌素耐藥回顧》報告的預測:到2050年,耐藥感染每年會導致1000萬人死亡,造成100萬億美元的經濟損失。我國是抗生素使用大國,有必要嚴控抗生素使用,防止未來出現「無藥可用」的情況。


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