研究员研发新技术，助力探索海洋微生物

当南卫理公会大学（SMU）的研究员亚历山大·蔡斯还是个小男孩时，地球上热带雨林中植物种类的丰富多样令他着迷。他发现自己想知道外面有哪些新物种在等待被发掘。正是这种好奇心促使蔡斯如今运用一种名为小分子原位树脂捕获（SMIRC）的新技术从地球的海洋采集样本，这可能是发现导致下一代抗生素的化合物的第一步。

微生物天然产物来自微生物，并且是当今许多基本药物的来源，包括大多数抗生素。微生物太小，不借助显微镜就无法看到，并且在其生命周期中会生成各式各样的化合物，其中一些可用于制药应用。传统上，这些化合物是通过“微生物优先”的方法发现的，即从野外采集的样本在实验室中培养单个菌株。

虽然这种方法一直有效，但研究人员越来越难以用它来发现新的化学“支架”，而化学支架是构建化合物的基础。化学支架是药物发现的关键资源。

“目前，当我们收集新样本并培养微生物时，我们发现的架构本质上与我们已经了解的那些非常相似，”地球科学系罗伊·M·赫芬顿系的助理教授蔡斯解释道。

“采用‘微生物优先’的方法，在过去几十年里很难发现新的东西，这基本上将我们限制在相同或相似的细菌菌株及其化合物上，而它们只代表了海洋中自然多样性的一小部分。这时候 SMIRC 就派上用场了，它让我们能够探索未知。”

蔡斯以及来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校和加利福尼亚大学旧金山分校的研究人员在《自然通讯》杂志上发表的一项最新研究阐明了 SMIRC 如何使得在野外产生的微生物天然产物的收集成为可能，而无需在实验室中培养。它采用了一种叫做 HP-20 的吸附树脂，其作用如同海绵一般，能够捕获微生物释放出的化学物质。

作为一项测试，研究人员在圣地亚哥附近被海草覆盖的区域运用了 SMIRC。从所收集的化学物质当中，他们发现了一种抗生素化合物，还有一种被称为金圣草黄素的化学物质，这是一种具备抗菌特性的植物性物质。随后，通过把 HP-20 与琼脂（一种能促进微生物生长的物质）相混合，使用了 SMIRC 的改良版。第二次实验发现了海兔烯 A，这表明 SMIRC 技术在化合物回收方面持续获得成功。

在卡布里洛国家纪念碑的一处受保护海洋保护区，开展了第三次使用 SMIRC 的测试。在这里，该技术收集到了更大的样本，其中包含更复杂的化学混合物。虽然目前不清楚该地点富含新型化合物的缘由，但研究人员推测，可能是因为这个特定区域人类活动稀少。

尽管没有任何一种新化合物被证实是通往新抗生素的路径，不过所发现的其中一种化合物，名为卡布里洛他汀，的确展现出了生物活性，并且正在被当作癌症和心脏护理的一种可能的新办法加以研究。

蔡斯表示：“海洋是地球上探索最少的区域之一，尤其是深海。”

“对于海洋微生物及其所产生的化合物，我们有太多不了解的内容。”

由于存在抗生素耐药性以及其他健康方面的挑战，天然产物研究被置于高度优先的地位。

有了 SMIRC，我们如今拥有了一个易于部署的系统，这使得研究人员能够对以前无法触及的化合物展开研究。