《微生物組》期刊發表了一項研究,描述了ARG-PASS方法。這是一種工具,能根據蛋白質序列與結構的保守特徵,在人體微生物組中發現先前未知的抗生素抗藥性基因(ARGs)。
抗微生物藥物抗藥性(AMR)問題,仍是全球公共衛生的主要威脅之一。人體微生物組是此類基因的巨大儲存庫,然而其中許多基因因為與已知ARGs的同源性較低,難以透過傳統方法檢測。研究人員將重點放在蛋白質中具備重要功能的區域,這些區域保留了關鍵的結構特徵。
ARG-PASS工具採用單類支持向量機方法,並在ARGs編碼蛋白質的保守區域中,透過初級和三級結構的配對分佈進行訓練。研究人員將其應用於人類微生物組計畫的六種參考菌株,並篩選出九個候選基因進行實驗驗證。這九個在大腸桿菌中表達的基因,均證實具有功能活性,並被歸類為APH、dfr、B型和C型β-內醯胺酶,以及青黴素結合蛋白。
此外,該方法也直接應用於AlphaFold結構資料庫。透過此方式,研究人員發現了phnP基因,其屬於金屬β-內醯胺酶類型。儘管該基因與已知β-內醯胺酶的同源性較低,但它顯示出對安比西林(ampicillin)的環境依賴型抗藥性活性。在所有測試的基因中,有80%能提供達到CLSI閾值的抗藥性;其餘基因則被歸類為「前抗藥性基因」,這些基因雖具有活性,但其最低抑菌濃度尚未達到臨床顯著水平。
研究人員指出,前抗藥性基因在未來更有可能演變為具有完整臨床意義的抗藥性決定因子。ARG-PASS能夠識別出那些僅依賴序列同源性的傳統方法所無法檢測到的獨特ARGs。
根據研究作者的說法,這種方法提高了抗藥性監測的準確性,並能促進更合理地使用抗生素。該方法整合了序列和結構資訊,從而揭示了先前隱藏的微生物組元素。
