放线菌1776发酵液中水溶性抗耐结核分枝杆菌活性成分研究

耐药结核感染的快速上升使得新型抗耐药结核药物的研制迫在眉睫。抗生素是最重要的抗感染药物。目前天然来源的抗生素大多数为脂溶性化合物，对微生物产生的水溶性抗生素的研究相对薄弱，缺乏有效的分离纯化方法是难以获得这类抗生素的主要原因。亲水作用色谱（HILIC）是当前色谱技术应用研究的热点，在分离纯化和在线分析水溶性化合物上具有独特的优点。放线菌1776是通过抗多药耐药菌模型筛选得到的阳性菌株，前期研究表明:其发酵液中水溶性成分具有很强的抗多药耐药结核分枝杆菌活性。本项目综合利用大孔吸附树脂、离子交换、空间排阻、C18亲水反相色谱，并结合HILIC，分离纯化1776产生的水溶性抗耐药结核活性成分，并对其进行初步的作用机理和构效关系研究。通过此研究，克服水溶性化合物的纯化、在线结构分析和脱盐技术难题，建立水溶性抗生素的分离纯化方法，突破发现这类新抗生素的技术瓶颈，为水溶性抗生素研发提供技术和方法参考。

本项目通过耐药菌模型活性跟踪，对放线菌Streptomyces I08A 1776发酵产生的水溶性抗耐药结核活性成分进行分离纯化，并确定其化学结构。通过亲水作用色谱等多种色谱技术的综合应用，解决了水溶性化合物分离纯化过程中的脱盐和纯化技术难题，从该菌株发酵液中总共分离并鉴定了14个水溶性链丝菌素类单体化合物，发现新结构链丝菌素衍生物10个。首次发现链里定 (streptolidine)单元中内酰胺环与咪唑环通过顺式稠合、以及古洛糖胺与链里定单元通过α-糖苷键连接等新型链丝菌素构型异构衍生物。此外，在同一株菌株中发现了众多氨甲酰基连接在C-12位的链丝菌素类似物。这些新型衍生物的发现，丰富了链丝菌素的结构类型，有助于系统评价这类抗生素的构效关系。通过抗结核、抗菌、细胞毒、抗病毒等体外活性评价，发现2个具有较强抗耐药结核活性的化合物（MIC值：0.25～8ug/ml）,其中1个为新结构化合物。此外，还发现具有抗其他耐菌活性的化合物4个和抗B3型柯萨奇病毒活性的化合物1个。所有化合物均未显示出明显的体外细胞毒性。根据以上化合物的结构特点，对链丝菌素类抗生素的抗菌构效关系进行了较为全面的总结和分析。项目成果发表研究论文4篇，其中3篇发表在天然产物和抗生素领域的国际重要学术期刊J. Nat. Prod.和J. Antibiot.等SCI期刊上；在相关学术会议上发表会议报告或论文摘要4篇；培养博士研究生2名，硕士研究生2名，晋升副研究员1名。水溶性化合物的分离纯化是抗生素发现研究中的难点和薄弱环节，本研究为水溶性抗生素的发现供了技术路线参考借鉴，也为链丝菌素类抗生素在抗结核药物中的可能应用奠定了基础。本项目研究结果说明，微生物发酵产物中的水溶性成分，蕴含着多样性结构新化合物的巨大潜能，对这些水溶性活性物质进行系统深入地研究，极有可能发现一些化学结构和作用机理独特的新型抗生素。为应对当前日益严重的细菌耐药状况，在新抗生素的发现过程中，应当高度重视对微生物水溶性次级代谢产物的研究。