2024年8月20日，我所孫義成研究團(tuán)隊和醫(yī)學(xué)實驗動物研究所占玲俊研究團(tuán)隊在《Advanced Science》在線發(fā)表了題為“CRISPR Screening and Comparative LC-MS Analysis Identify Genes Mediating Efficacy of Delamanid and Pretomanid against Mycobacterium tuberculosis”的研究論文。

結(jié)核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis）感染引起的結(jié)核病仍是傳染病中最大的威脅之一。特別的是，近年來耐藥結(jié)核病，尤其是耐多藥結(jié)核病（Multidrug-resistant tuberculosis, MDR-TB）和廣泛耐藥結(jié)核?。‥xtensively drug-resistant tuberculosis, XDR-TB）患者人數(shù)逐漸增加，使得結(jié)核病的防控和治療遭遇重大挑戰(zhàn)。Mtb對不同藥物的耐藥由多種機(jī)制造成。探索這些耐藥機(jī)制不僅有助于減緩或防止耐藥結(jié)核病的出現(xiàn)，還可以促進(jìn)新方案的設(shè)計，從而縮短結(jié)核病化療的持續(xù)時間。德拉馬尼（Delamanid）和普托馬尼（Pretomanid）是兩種抗結(jié)核新藥，同屬硝基咪唑類抗結(jié)核藥物，均是一種前體藥物，但這兩種藥物的作用機(jī)制和在結(jié)核菌中的相關(guān)代謝途徑仍然不清楚。

在本研究中，研究人員利用前期構(gòu)建的CRISPR組合文庫（CRISPR敲除文庫和CRISPRi文庫）用于抗結(jié)核新藥DLM和PMD的化學(xué)-遺傳相互作用研究，篩選針對DLM、PMD藥物敏感及耐藥的基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Rv2073c的突變會增加Mtb對這些硝基咪唑類藥物的敏感性，而Rv0078的突變則會增加藥物的耐藥性。進(jìn)一步的實驗結(jié)果表明，Rv2073c可能通過部分互補(bǔ)藥物靶標(biāo)DprE2的功能影響結(jié)核菌對DLM/PMD的耐藥性。同時小鼠體內(nèi)實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)Rv2073c的突變會降低結(jié)核菌毒力，且增強(qiáng)對DLM/PMD的敏感性，暗示其可以作為抗結(jié)核藥物的靶標(biāo)。

另一方面，研究人員利用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對不同基因突變背景結(jié)核菌的DLM/PMD代謝產(chǎn)物進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)Rv0077c可能參與DLM/PMD活性產(chǎn)物的代謝，而Rv0078通過調(diào)控Rv0077c的表達(dá)影響結(jié)核菌的耐藥性。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了結(jié)核菌中DLM/PMD的藥物代謝通路。該研究可以為新型抗結(jié)核的藥物的研發(fā)提供新的藥物靶標(biāo)，同時為PMD/DLM藥物的優(yōu)化提供新的思路。

圖. 結(jié)核分枝桿菌中DLM代謝途徑模式圖

本研究得到了科技部重點研發(fā)計劃（2020YFA0907200）、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科技創(chuàng)新工程（CIFMS2021-I2M-1-043）、國家自然科學(xué)基金等項目的資助。中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所孫義成研究員、醫(yī)學(xué)實驗動物研究所占玲俊研究員為該文的共同通訊作者。中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所閆玫漪副研究員、直博生曲蕓墨、博士畢業(yè)生李斯尚、鄭丹丹助理研究員以及醫(yī)學(xué)實驗動物研究所李海鳳助理研究員為本文的共同第一作者。