生技醫藥前沿科技專題

探索醣分子奧秘 解開細菌運作機制

透過研究醣分子在幽門螺旋桿菌的感染機制,將能有效對付難纏的抗藥性細菌。

撰文/ISU科轉團隊企劃製作
2019/07/30

生技醫藥前沿科技專題

探索醣分子奧秘 解開細菌運作機制

透過研究醣分子在幽門螺旋桿菌的感染機制,將能有效對付難纏的抗藥性細菌。

撰文/ISU科轉團隊企劃製作
2019/07/30

圖源:pixabay



在我們生活環境周遭,存在著許多病原體,能夠透過辨識與結合在身體細胞表面的醣分子來達成感染的目的。例如常見的流感病毒,會辨識呼吸道細胞上的醣分子結構,以便進入細胞進行複製。另外一個典型例子,是導致胃部疾病的主要病原體:幽門螺旋桿菌。


幽門螺旋桿菌辨識醣分子


中央研究院生物化學研究所研究員林俊宏表示:「全世界約有半數以上人口受到幽門螺旋桿菌感染,大多不會出現明顯症狀,只有少數人會出現發炎、潰瘍,甚至形成胃癌。」雖然臨床上常使用抗生素來治療,但目前常有一至兩成的病人感染的是具有抗藥性的幽門螺旋桿菌,有時候甚至無法以現有的抗生素來應付。


幽門螺旋桿菌具有特殊的黏著蛋白,可辨識胃部表皮細胞上的醣分子,加以結合並附著在胃表皮細胞上。林俊宏的研究團隊發現,胃部表皮細胞為了抵禦幽門螺旋桿菌的入侵,會釋放醣水解酶,目的是改變宿主細胞表面的醣分子結構,使細菌無法附著。然而,林俊宏的團隊觀察到一個特殊現象,幽門螺旋桿菌為了反制宿主細胞,變得能夠攝取水解後的醣分子,得到額外的能量;更特別的是,醣水解酶的釋放與十二指腸潰瘍及胃癌有關。


針對感染機制來研發藥物


除了研究宿主細胞與幽門螺旋桿菌之間的互動關係外,林俊宏的團隊也藉由了解細菌的感染機制,希望能找到治療標的以及相關的藥物分子,來阻斷幽門螺旋桿菌的感染過程。除了可以幫助治療胃部疾病、對付抗藥性細菌,還能將相關經驗應用在其他疾病上。


林俊宏的另一項研究專題,也與腸胃道細菌有關:人可能會攝入外生物質(xenobiotics,即外來分子),例如藥物及塑化劑。外生物質進入身體後可能會產生毒性,因此肝臟會將外生物質進行葡萄糖醛酸化反應(glucuronidation),也就是為外生物質添加醣分子,增加親水性以排出體外。但是這些產物從肝臟回到消化系統後,連結的醣分子又再度被腸胃道細菌水解,因而延遲外生物質在體內的停留時間,增加身體的負擔。因此林俊宏的團隊也正研發,可抑制腸胃道細菌所產生的葡萄糖醛酸水解酵素,來解決代謝機制問題。


林俊宏認為,現今醣科學受到注目,原因之一是抗體藥物與生物製劑的崛起,需要許多醣分子相關技術的發展與支援。若能建構醣科學的基礎,將能帶給許多疾病治癒的希望。而病原體的感染與醣分子結構、相關酵素的作用方式,雖然仍有許多尚未明瞭的機制,但在林俊宏等人以及中研院的堅實醣科學能量推動下,已發展出台灣獨有的研究成果,未來在相關藥物的研發上,也將佔有重要地位。


本專題報導感謝科技部科國司科轉計畫(MOST 107-2514-S-214-005)支持



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