일부 장내 세균은 SARS-CoV-2 감염으로부터 보호할 수 있습니다

전염병에 들어가다

록펠러 대학의 연구원들은 이미 인간과 관련된 박테리아가 생산하는 작은 분자와 미생물군집의 숙주 세포와 공존 유기체에 미치는 영향에 관심이 있었습니다. 따라서 대유행이 뉴욕시를 강타했을 때 그들은 SARS-CoV-2 바이러스와 인간 미생물군집의 상호작용을 연구하기 위해 다양한 실험실을 돌렸습니다.

과학자들은 다음과 같은 질문을 던졌습니다. 인간 미생물군집이 SARS-CoV-2 바이러스의 성장을 억제하는 대사산물 또는 소분자를 생성할 수 있습니까?

안에 엠스피어 저널 기사, 첫 번째 저자 Frank J. Piscotta 박사는 이 복잡한 문제를 해결하기 위해 주요 저자 Dr. Sean F. Brady 및 다양한 Rockefeller University 화학자, 분자 생물 물리학자, 바이러스학자 팀과 협력했습니다.

Rockefeller University의 유전적으로 인코딩된 소분자 연구실의 소장인 Dr. Sean F. Brady는 팀이 “0에서 몇 [results].”

3 박테리아는 바이러스 감염을 줄일 수 있습니다

수천 개의 서로 다른 박테리아가 인간 마이크로바이옴을 형성하지만 연구자들은 50개 박테리아의 다양하고 대표적인 그룹을 연구하기로 결정했습니다. 그들은 박테리아 화합물을 분리하고 세포의 실험실 배양에서 항바이러스 특성을 테스트함으로써 이를 수행했습니다.

연구원들은 이러한 배양을 간소화하여 SARS-CoV-2에 의한 바이러스 감염을 10% 감소시킨 10가지 박테리아를 찾았습니다. 그런 다음 그들은 대사 산물이 바이러스 성장을 90% 이상 억제하는 박테리아만 포함하도록 이 그룹을 개선했습니다.

연구자들은 항 SARS-CoV-2 활성을 갖는 3가지 주요 대사산물을 확인했습니다.

• 2,5-비스(3-인돌릴메틸)피라진(BIP)이라고 하는 피라진
• 5-하이드록시트립타민(5-HTR) 수용체 작용제 트립타민
• N이라는 화합물₆-(Δ²-이소펜테닐) 아데노신(IPA)

연구원들은 SARS-CoV-2 외에도 RNA 바이러스 패널에 대한 활성에 대해 세 가지 미생물군유전체 유래 항-SARS-CoV-2 활성 대사산물을 모두 테스트했습니다. 이 패널에는 계절성 코로나바이러스, 황열병 바이러스, 인간 파라인플루엔자 바이러스 3.

이 중 IPA가 가장 광범위한 항바이러스 활성을 보였다. 트립타민은 바람직하게는 코로나바이러스를 억제했으며 BIP는 IPA와 비교하여 유사하고 약간 더 제한된 스펙트럼을 보였습니다.

다른 중요한 발견들 중에서 록펠러 연구원들은 그들이 아는 한 이것이 인간 미생물군집이 생산한 항바이러스 활성을 가진 특정 분자를 발견한 최초의 연구라는 것을 인식하고 있습니다.

자연을 모방한 약물

Picotta 박사, Brady 교수 및 동료들은 연구 박테리아 집단이 생산한 항바이러스 대사산물의 놀라운 측면을 발견했습니다. 세 가지 활성 대사 산물은 과학자들이 항바이러스 특성을 가지고 있는 것으로 관찰된 세 가지 합성 화합물과 유사성을 가지고 있습니다.

이 화합물은 COVID-19 임상 시험 또는 관찰 연구에서 테스트를 거친 FDA 승인 약제입니다.

연구자들은 자연과 의약품 사이의 다음과 같은 모방을 확인했습니다.

• IPA는 의사가 일부 심각한 COVID-19 감염을 치료하기 위해 사용하는 약물인 렘데시비르와 구조적으로 유사합니다.
• 트립타민은 세로토닌과 유사합니다. 선택적 세로토닌 재흡수 억제제 플루복사민은 의사가 일반적으로 OCD를 치료하는 데 사용하는 약물입니다.
• BIP는 경증의 COVID-19 질환 치료제로 임상 시험을 진행하고 있고 중등도 질환 치료를 위해 렘데시비르와 비교하고 있는 경구용 항바이러스제 파비피라비르의 구조의 핵심 측면과 유사합니다.

또한 록펠러 연구원들은 SARS-CoV-2를 억제하는 트립타민의 능력이 플루복사민을 복용한 사람들이 COVID-19 결과를 개선했다는 것을 보여주는 임상 연구의 관찰과 매우 유사하다는 것을 관찰했습니다.

언제 MNT Brady 박사는 천연 대사 산물과 합성 약물의 구조가 어떻게 비슷할 수 있는지 물었습니다.

“한 가지 가설은 과학자/화학자들이 아주 오랫동안 약을 개발하기 위해 자연에서 영감을 받았다는 것입니다. 그래서 당신은 그것이 약물 개발 시스템, 즉 자연스러운 영감에 구워졌다고 주장할 수 있습니다.”

“또 다른 가능성은 바이러스를 억제하는 간단한 화학 물질의 수가 제한되어 있고, 합성 화학자에 의해 확인되든 자연에 의해 확인되든 분자는 결국 동일한 일반 구조 클래스, 즉 일종의 지적 수렴형이 될 수 있다는 것입니다.” 그는 덧붙였다.

Microbiome은 다양한 COVID-19 결과를 설명할 수 있습니다

미생물군집이 인간 생리와 어떻게 상호 작용하는지에 관해 컬럼비아 미주리 대학의 교수이자 폐병학자인 Dr. David Gozal은 다음과 같이 말했습니다. MNT 그 결과는 예상하지 못한 것이 아니었다.

“균형과 ‘평화로운’ 공존을 가능하게 하는 것과 같이 미생물군집과 같은 생태계 내에서 다른 미생물의 지배를 제한하는 미생물 산물이 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.”라고 그는 말했습니다.

“새로운 침입자가 나타나면 진화적으로 개발된 시스템이 집결하여 침입자를 제거하거나 그곳에 살고 있는 나머지 커뮤니티를 위험에 빠뜨리지 않도록 제어하는 ​​생태계에 침입자를 통합할 수 있습니다.”라고 그는 설명했습니다.

이 연구는 바이러스 감염, 특히 SARS-CoV-2의 치료에 향후 영향을 미칠 수 있습니다.

Gozal 박사는 “효과적인 SARS-CoV-2 항바이러스 활성을 나타내는 특정 미생물 유래 화합물을 탐색함으로써 우리는 잠재적으로 이 대유행의 치료에 적용할 수 있는 화학적 모방체를 만들 수 있습니다.”라고 말했습니다.

그는 이것이 또한 과학자들이 이러한 특정 화합물을 생성할 수 있는 미생물군집이 “감염에 대한 특이적 저항성을 가능하게 하고 새로운 코로나바이러스로 인한 질병에 대한 개인의 감수성을 수정할 수 있는지”에 대한 더 나은 이해를 제공할 수 있다고 말했습니다.

“다시 말해서, COVID-19 질병에 대한 표현형 변이의 일부는 유전학, T 세포 등 현재까지 조사된 다른 요인 외에도 감염된 개인의 미생물군집에 존재할 수 있습니다.”

– 데이비드 고잘 박사

큰 질문, 작은 분자

MNT Dr. Sean Brady에게 Dr. Piscotta’s와 Rockefeller University의 다학제적 팀워크가 주는 메시지에 대해 물었습니다. 브래디 박사는 다음과 같이 대답했습니다.

“이 아이디어는 인간 미생물군집이 바이러스 감염을 억제할 수 있는 분자를 생성하는지 여부를 조사하는 것이었습니다. 우리의 연구는 그것이 확실히 많은 그러한 분자를 생산한다는 것을 나타냅니다. 그러나 현시점에서 우리는 소분자를 통한 감염을 통제하거나 완화하는 데 있어 미생물군집이 생태학적 역할을 하는지 알지 못합니다.”

그는 생태학적으로 진행되고 있는 일과 별로 관련이 없는 “무작위 발견”일 수 있다고 지적했습니다.

“인간의 미생물군집은 구조적으로 다양한 소분자의 큰 레퍼토리를 생성하여 일부는 바이러스 감염을 억제할 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다.

“지금 물어볼 흥미로운 질문은 우리 연구가 바이러스 감염을 억제하는 분자의 우연한 발견을 나타내는 것인지, 아니면 생태학적으로 무슨 일이 일어나고 있는지 알려주는 것입니까?”

– 션 브래디 박사

Brady 박사는 연구 결과를 지나치게 단순화하지 않는 것이 중요하며 팀의 작업은 초기 실험 세트를 제시한다고 경고했습니다.

그러나 그는 이 연구가 의약품 개발에 대한 새로운 탐구의 장을 열 수 있음을 인정했습니다.

“배심원단은 인간 마이크로바이옴의 화학이 우리가 이미 다른 마이크로바이옴의 박테리아에서 탐구한 것과 극적으로 다를지 여부에 대해 아직 결론이 나지 않았습니다. 새로운 화학이 있을 수 있다고 믿을 만한 이유가 있습니다. 그것은 박테리아가 인간 숙주와 상호 작용하는 새로운 환경으로, 오늘날 사용되는 많은 약물이 나오는 토양 환경과 같은 다른 환경의 박테리아와는 상당히 다릅니다.”라고 Brady 박사는 말했습니다.

Brady 박사는 이번 발견이 숙주-마이크로바이옴 상호작용에서 이러한 대사산물의 역할에 대한 추가 조사를 필요로 한다고 결론지었습니다. 그는 추가 연구가 인간 미생물군집 내에서 항바이러스 활성을 갖는 추가적인 소분자를 밝혀낼 가능성이 있다고 덧붙였다.