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

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

在本研究中，研究人員利用前期構建的CRISPR組合文庫（CRISPR敲除文庫和CRISPRi文庫）用于抗結核新藥DLM和PMD的化學-遺傳相互作用研究，篩選針對DLM、PMD藥物敏感及耐藥的基因。結果發現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。進一步的實驗結果表明，Rv2073c可能通過部分互補藥物靶標DprE2的功能影響結核菌對DLM/PMD的耐藥性。同時小鼠體內實驗結果發現Rv2073c的突變會降低結核菌毒力，且增強對DLM/PMD的敏感性，暗示其可以作為抗結核藥物的靶標。

另一方面，研究人員利用液相色譜串聯質譜技術對不同基因突變背景結核菌的DLM/PMD代謝產物進行了分析，發現Rv0077c可能參與DLM/PMD活性產物的代謝，而Rv0078通過調控Rv0077c的表達影響結核菌的耐藥性。在此基礎上，總結了結核菌中DLM/PMD的藥物代謝通路。該研究可以為新型抗結核的藥物的研發提供新的藥物靶標，同時為PMD/DLM藥物的優化提供新的思路。

圖. 結核分枝桿菌中DLM代謝途徑模式圖

本研究得到了科技部重點研發計劃（2020YFA0907200）、中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程（CIFMS2021-I2M-1-043）、國家自然科學基金等項目的資助。中國醫學科學院病原生物學研究所孫義成研究員、醫學實驗動物研究所占玲俊研究員為該文的共同通訊作者。中國醫學科學院病原生物學研究所閆玫漪副研究員、直博生曲蕓墨、博士畢業生李斯尚、鄭丹丹助理研究員以及醫學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。