基于比较基因组学指导的体外与计算机筛选抑制多重耐药性福氏志贺菌研究

针对多重耐药性福氏志贺菌（Shigella flexneri）引发的全球性腹泻疾病威胁，研究人员通过比较基因组学指导的体外实验（in vitro）与计算机模拟（in silico）筛选，评估了10种药用植物的抗菌活性。研究发现番石榴（Psidium guajava）和甜菊（Scoparia dulcis）提取物及其活性成分（如5-羟基-1-异丙基-6,6-二甲基-5-苯基-哌啶-2-酮和柠檬烯）对耐药菌株具有显著抑制作用，并通过分子对接（molecular docking）和转录组分析（qRT-PCR）揭示了其作用机制，为开发新型植物源抗菌药物提供了科学依据。

　　

在全球公共卫生领域，志贺菌（Shigella）引发的腹泻病（shigellosis）长期威胁人类健康，尤其在低收入地区的儿童中造成高死亡率。近年来，多重耐药性（MDR）福氏志贺菌（Shigella flexneri）的蔓延使传统抗生素治疗陷入困境，世界卫生组织（WHO）推荐的氟喹诺酮类（fluoroquinolones）、头孢曲松（ceftriaxone）等药物也面临失效风险。面对这一危机，印度传统医学（Ayurveda）中的药用植物因其丰富的生物活性成分（bioactive compounds）重新进入科研视野。

为探索新型抗菌策略，来自印度圣泽维尔学院（St. Xavier’s College）的研究团队开展了跨学科研究。他们从10种印度传统药用植物（如番石榴、甜菊等）中提取甲醇粗提物，通过体外抗菌实验筛选出高效抑制MDR福氏志贺菌的候选植物。结合计算机虚拟筛选（virtual screening）、分子动力学模拟（molecular dynamic simulation）和比较转录组分析（comparative transcriptome analysis），团队鉴定出两种关键活性成分——5-羟基-1-异丙基-6,6-二甲基-5-苯基-哌啶-2-酮和柠檬烯（limonene），并证实其通过干扰细菌关键靶点蛋白（如毒力因子和代谢酶）发挥抗菌作用。该研究发表于《Journal of Ethnopharmacology》，为开发植物源抗超级细菌（superbugs）药物提供了新思路。

关键技术方法包括：1）从印度西孟加拉邦采集10种药用植物制备甲醇提取物；2）采用微量稀释法（microdilution assay）和纸片扩散法（disk diffusion assay）评估抗菌活性；3）通过紫外分光光度法（UV spectrophotometry）鉴定活性成分；4）基于全基因组分析（pan-genome analysis）筛选细菌靶点蛋白；5）结合分子对接和100纳秒分子动力学模拟评估结合稳定性；6）利用RNA测序（RNA-seq）和定量逆转录PCR（qRT-PCR）分析基因表达差异。

研究结果

1. 植物提取物筛选：番石榴和甜菊提取物对MDR福氏志贺菌表现出最低抑菌浓度（MIC₅₀≤1 mg/mL），显著优于其他植物。
2. 活性成分鉴定：光谱分析锁定5-羟基-1-异丙基-6,6-二甲基-5-苯基-哌啶-2-酮和柠檬烯为关键抗菌成分。
3. 分子机制解析：分子对接显示活性成分与细菌DNA旋转酶（gyrase）和外膜蛋白（OmpC）具有高亲和力；转录组分析揭示提取物可下调细菌毒力基因（如ipaH、virF）。
4. 体内外验证：活性成分处理组细菌存活率降低60%，且未检测到细胞毒性（CC₅₀>500 μg/mL）。

结论与意义
该研究首次系统整合民族药理学（ethnopharmacology）与现代多组学技术，证实番石榴和甜菊提取物可通过多靶点作用抑制MDR福氏志贺菌。其重要意义在于：1）为耐药性细菌感染提供了替代治疗方案；2）建立的“计算机筛选-体外验证-机制解析”研究范式可加速植物药开发；3）揭示了传统医学在应对公共卫生危机中的潜在价值。未来需进一步开展临床前试验以评估这些植物衍生化合物（phytopharmaceuticals）的药代动力学特性。