“隐藏的抗生素”：在常见真菌中发现的一类新型抗真菌物质

科学家们发现，如果不对微生物的“原始”提取物进行整体检测，而是先将其分离成多个级分，再利用质谱快速筛选出已知分子，那么隐藏的活性物质就会开始在同一样本中显现出来。他们就是这样发现了Coniotins——一种来自霍夫曼锥毛菌（Coniochaeta hoffmannii）的稀有线性脂肽抗生素。Coniotin A被证实对世界卫生组织（WHO）列出的“四大问题菌”有效：耳念珠菌、白色念珠菌、新型隐球菌和烟曲霉；此外，它还能作用于细胞壁的β-葡聚糖，导致细胞“重建”细胞壁，使其更容易受到卡泊芬净的攻击。这项研究发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

背景

• 为什么每个人都如此需要新的抗真菌药物？临床上实际上有几类主要的系统性药物（唑类、多烯类、棘白菌素类；最近新增的依布昔芬、瑞扎芬净等），而且耐药性的增长速度比新靶点的“化学”药物出现的速度还要快。对现有药物研发管线的评论强调：虽然取得了进展，但机会之窗仍然狭窄。
• 为什么是耳念珠菌？它是一种院内酵母菌，常具有多重耐药性，院内疫情爆发，并可能导致严重后果；世界卫生组织已将其与白色念珠菌、烟曲霉和新型念珠菌一起列为重点关注对象。美国疾病控制与预防中心（CDC）的指南特别强调了药敏试验和耐药性监测。
• 棘白菌素（卡泊芬净等）的问题。它们是侵袭性念珠菌病治疗的“支柱”：它们阻断细胞壁中β-1,3-D-葡聚糖的合成。然而，降低对棘白菌素敏感性的FKS1突变在耳念珠菌中日益增多——因此，人们对能够“钩住”卡泊芬净作用或绕过其弱点的分子产生了兴趣。
• 新的分子骨架可能从何而来？历史上，真菌和细菌的天然产物是抗感染化学型的主要来源。但“粗”提取物通常含有已知的主要化合物。因此，现代筛选依赖于基于液相色谱串联质谱法（LC-MS/MS）和分子网络（GNPS、SNAP-MS）的初步分馏和去重复，以快速筛选出“非常熟悉”的代谢物并捕获稀有代谢物。
• 肽类抗生素是什么？肽类抗生素是富含不常见氨基酸Aib的线性非核糖体肽，最常见于木霉属真菌中；该属真菌以其膜活性和抗蛋白水解性而闻名。脂肽类抗生素是其“肥尾”变体。在此背景下，在锥虫纲中发现锥虫素，扩展了该属真菌的地理分布，并提供了新的化学“骨架”。
• 本论文新增内容：作者表明，预分离微生物提取物库+快速质谱去重复技术显著提高了“真正新”候选物的产量，并在此平台上分离出针对耳念珠菌和其他临床重要真菌的脂肽抗生素——卡泊芬净A至D。其靶点是细胞壁β-葡聚糖；该效应可与卡泊芬净产生协同作用。这既是一种新的机制（膜活性更多地被描述为肽抗生素），也为棘白菌素类药物“失效”时的组合疗法提供了一种实用思路。
• 在实践中，这一切究竟有何意义？带有 FKS 突变和生物膜的耳念珠菌已经限制了治疗的选择；干扰壁结构和增强棘白菌素的新分子是降低治疗失败和旁路阻力风险的一种有希望的方法。

如何发现“新手”

研究人员构建了一个细菌和真菌预分馏提取物库，并用它们对两种念珠菌属物种——耳念珠菌和白色念珠菌进行检测。与粗提物相比，这种方法显著增加了命中次数，并能够从 MS/MS 指纹图谱中快速去重复已知类别（恩镰菌素、表面活性素、衣霉素），重点关注来自锥虫草属的未知活性峰。根据馏分活性，研究小组分离出四种相关分子，锥虫素 A–D。它们的祖先通过混合 PKS–NRPS 簇（~182 kb；21 个 NRPS 模块——正好是肽的 21 个氨基酸残基）得到确认。该簇含有许多不常见的氨基酸（例如 α-氨基丁酸，Aib），这是肽抗生素的典型特征，与其抗蛋白水解性有关。

它需要多少真菌（表中的MIC）

在敏感性测试（微量肉汤稀释）中，芋螺素 A 表现出：

• 耳念珠菌（耐药临床分离株）：3株菌株的MIC为8 μg/mL，1株菌株的MIC为4 μg/mL。相比之下，卡泊芬净在这些菌株中的MIC为64 μg/mL，氟康唑的MIC为>64 μg/mL。
• 烟曲霉（包括 FluR）：MIC 4 μg/mL；氟康唑无效（>64 μg/mL），卡泊芬净作用较弱（64 μg/mL）。
• C. neoformans H99：MIC 4 μg/ml。

另一个优势是选择性：对于人类红细胞，仅在浓度 >256 μg/ml 时才开始溶血，这明显“高于”两性霉素 B 的治疗水平（在同一测试中为 8 μg/ml）。

工作原理

芋螺素 A 不会在细胞内积累，而是会到达细胞表面：

• 与细胞壁β-葡聚糖结合（下拉质谱法），
• 阻止β-1,3-葡聚糖酶分解海带多糖并抑制G因子的活化（Glucatell®试剂），
• 它诱导了壁重塑反应（几丁质生长、隔膜增厚）和形态破坏，这些在共聚焦和透射电子显微镜图像中均可见。
  因此，耳念珠菌对卡泊芬净更加敏感：在棋盘格实验中，该组合显著降低了卡泊芬净的最低抑菌浓度 (MIC)，对于“严重”分离株，其最低抑菌浓度 (MIC) 降至 CLSI 临床阈值 2 μg/mL。

有真人模特吗？

是的，但目前尚未在哺乳动物中得到证实：在秀丽隐杆线虫模型中，与两性霉素B和对照组相比，coniotin A（8 μg/ml）减少了白色念珠菌的定植，并延长了感染多重耐药性耳念珠菌的线虫的寿命。这只是一个快速的“技术演示”，展示了其潜力；下一步是研究哺乳动物。

为什么这很重要？

• 迫切需要新的药物类别。临床上目前仅有三类主要的系统性抗真菌药物；耐药性日益严重，而耳念珠菌是世界卫生组织的重点关注对象。因此，任何一种具有不同机制的分子“新骨架”都弥足珍贵。
• 这个平台本身也是个天赐之物。该方法本身——低成本的分馏+快速的质谱筛选和去重复——有助于捕获在粗提取物中主要化合物的背景下丢失的稀有、“模糊”的代谢物。这不仅适用于大型制药筛选，也适用于学术实验室。
• 与棘白菌素的组合：精确击中表面 β-葡聚糖，将卡泊芬净锚定在其目标上——这是克服耳念珠菌耐药性的合理策略。

美中不足之处和计划

目前尚无哺乳动物数据：我们需要检查药代动力学、毒理学、治疗窗口并选择剂型（考虑到分子的物理化学性质，最有可能是肠外给药或局部给药）。需要在核磁共振/晶体学水平上明确其结构及其与β-葡聚糖的接触，并检查其在长期压力下的“耐药风险”。但目前，洋葱素类药物似乎已成为临床前研究的真正候选药物，而该平台本身也为开发其他“隐藏”的天然抗真菌药物开辟了一条途径。

来源：Chen X. 等。从微生物天然产物分馏库中鉴定出具有抗耳念珠菌活性的脂环族抗生素Coniontins。《自然通讯》 16, 7337 (2025)，发表于2025年8月8日。MIC表和关键机制实验详见正文。