伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员和威斯康星大学麦迪逊分校的合作者在《自然》杂志上报告说，通过调整著名的抗真菌药物：Amphotericin B（两性霉素B，AmB）的结构，设计出一种新的抗真菌分子，有可能利用这种药物对抗真菌感染的能力，同时消除其毒性。

两性霉素B是一种由细菌产生的天然小分子，是治疗真菌感染的最后手段。虽然AmB在杀死真菌方面表现出色，但由于它对人体（尤其是肾脏）也有毒性，因此被保留作为最后一道防线。

“真菌感染是一场公共卫生危机，而且只会越来越严重。不幸的是，它们有可能爆发并产生指数级影响，就像COVID-19那样。因此，让我们利用大自然开发的对抗真菌的强大工具之一，把它变成一个强大的盟友，”研究负责人Martin D. Burke博士说，他是伊利诺伊州化学教授，也是一名医生。

Burke说:“这项工作证明，通过深入研究基础科学，你可以从大自然中获得十亿年的先机，并将其转化为有望对人类健康产生重大影响的东西。”

Burke的研究小组花了数年时间探索AmB，希望能制造出一种衍生物，既能杀死真菌，又不会对人体造成伤害。在之前的研究中，他们开发并利用了一种基于构建块（building block，生物通注）的分子合成方法，并与威斯康星大学麦迪逊分校的Chad Rienstra教授领导的一个专门研究固态核磁共振分子成像工具的小组合作。研究小组共同揭示了这种药物的作用机制：AmB通过像海绵一样从真菌细胞中提取麦角甾醇（ergosterol），来杀死真菌。

在这项新研究中，Burke研究小组再次与Rienstra研究小组合作，发现AmB可以通过提取人体内最常见的固醇——胆固醇，以类似的方式杀死人类肾细胞。研究人员还分析了AmB海绵在与麦角甾醇和胆固醇结合时的原子水平结构。

“原子分辨率模型确实是放大和识别AmB与每种甾醇之间结合相互作用中非常细微差异的关键，”伊利诺伊研究生Corinne souar（文章一作）说。

“利用这些结构信息以及功能和计算研究，我们在理解AmB如何作为一种有效的杀真菌药物发挥作用方面取得了重大突破，这为修改AmB和调整其结合特性提供了见解，减少了它与胆固醇的相互作用，从而降低了毒性。”

有了核磁共振研究的信息，研究团队开始合成和测试衍生物，对麦角甾醇和胆固醇结合的区域进行轻微改变，同时提高麦角甾醇去除过程的动力学，以保持功效。

在Carl R. Woese基因组生物学研究所和加州大学兽医临床医学教授Timothy Fan博士的合作和设施的支持下，研究人员测试了最有希望的衍生物——首先是体外试验，快速评估杀死真菌的功效；然后转移到细胞培养，最后是活体小鼠，评估毒性。

一种被称为AM-2-19的分子脱颖而出。

该论文的第一作者之一、博士后研究员Arun Maji说:“这种分子对肾脏有保护作用，它可以规避耐药性，而且具有广谱功效。我们在四个不同的地点对500多种不同的临床相关病原体进行了测试。这种分子完全出乎我们的意料，它模仿或超越了目前临床可用的抗真菌药物的功效。”

研究人员测试了人体血液和肾脏细胞中的AM-2-19，筛选毒性。他们还在三种常见的顽固真菌感染的小鼠模型中测试了AM-2-19，并看到了很好的疗效。

Burke说:“在我的医疗轮转期间，我们称AmB为‘ampho-terrible’，因为它对病人来说非常难受。”“把药效和毒性分离开来，就会把‘ampho-terrible’变成‘ampho-terrific。我们对我们所看到的药物潜力感到非常兴奋，不过还需要临床研究来确定这种潜力是否适用于人类。”

作为临床应用的第一步，AM-2-19已被授权给Sfunga Therapeutics公司，并于近期进入I期临床试验。Sfunga Therapeutics也为这项工作提供了部分支持，Burke获得了咨询收入和公司股权。

美国国立卫生研究院支持这项工作。伊利诺伊州化学教授Taras pogorlov也是5R01-AI135812-04, R35-GM118185, R01-GM112845和R01-GM123455, R01-AI063503和P41-GM136463项目的共同作者。范还隶属于卡尔伊利诺伊医学院和伊利诺斯州癌症中心。伯克和波戈列洛夫隶属于贝克曼高级科学技术研究所。