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宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院生物工程系助理教授César de la Fuente指出，人类肠道内生活着大约100万亿个细菌，这些微生物为了有限的资源相互竞争，形成了一个充满激烈竞争的环境。这种环境促使微生物不断产生新的生存机制，从而为新抗生素的发现带来了希望。
de la Fuente的实验室正是基于这一思路，希望利用细菌的生存策略来开发新的抗生素。在他们最新的研究中，de la Fuente团队与斯坦福大学教授Ami S. Bhatt合作，调查了近2000人的肠道微生物群，发掘了数十种潜在的新抗生素。相关研究成果于2024年8月19日发表在Cell期刊上，论文标题为《从人类微生物组中挖掘出未开发的肽类抗生素资源》。
de la Fuente认为生物学是一种信息源，其所有信息都可以通过代码加以解读。他表示：“如果我们能够开发出解读这些代码的算法，就能显著加速新抗生素的发现。”近年来，de la Fuente的研究在全球引起广泛关注，因为他和团队通过分析各种遗传信息，如尼安德特人和长毛象的基因数据，利用人工智能来筛选细菌的遗传物质，从中发现了新的候选抗生素。
他们的目标之一是通过分析全球生物信息作为抗生素及其他有用分子的来源，逐渐减少对传统采集和提取方法的依赖。通过利用基因组和蛋白质组的大数据，研究团队能够迅速发现新的抗生素。
de la Fuente和他的合作者关注到，细菌在竞争激烈的环境中不断进化，这使得人类肠道这一环境成为潜在的抗菌化合物宝库。de la Fuente说：“在资源稀缺的条件下，生物学才真正展现出其创新的一面。”
研究团队特别关注肽，即氨基酸的短链，因其曾展示出抗生素的潜力。他们通过计算分析了超过40万种蛋白质，利用人工智能来预测哪些遗传序列具有抗菌特性。
Cell期刊论文的第一作者、de la Fuente实验室的助理研究员Marcelo D.T. Torres指出：“我们发现的这些化合物构成了一个新的类别，它们的独特性质将有助于我们扩展和理解抗菌剂的序列空间。”
然而，这些预测需要实验证实。在筛选出数百种候选抗生素后，研究团队选择了78种进行细菌测试，并在实验室合成这些多肽。然后，让这些多肽与细菌培养物接触，以观察哪种肽可以有效抑制细菌生长。在进一步的研究中，团队还在动物模型上测试了这些候选抗生素。
结果显示，超过一半的肽能有效抑制细菌生长，主要候选抗生素prevotellin-2显示出与FDA批准的抗生素多粘菌素B相媲美的抗感染能力。这表明人类肠道微生物组中可能蕴藏着用于未来临床治疗的抗生素。
Bhatt评论道：“prevotellin-2的活性让我感到非常惊讶，因为它与多粘菌素B相当。由此可见，从人类微生物组中挖掘新型抗菌肽，对科学家、医生和患者来说，都是一条极具前景的道路。”
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