數十年來，研究人員已知某些土壤細菌能產生具有顯著抗癌特性的化合物。這些被稱為組蛋白去乙醯酶抑制劑的分子，通過重新激活癌細胞已沉默的基因來發揮作用，有效恢復細胞自然凋亡的能力。然而，一直未解之謎是細菌如何不僅製造一種版本的這些藥物，而是製造一整族結構多樣的變體——每種變體具有略微不同的治療特性。
一個研究團隊現已解碼了這一自然製造過程背後的酶促機制。細菌使用模塊化的流水線系統，其中不同的酶模塊可以混合搭配以產生不同的化學結構。這種「混搭」方法使得單一細菌菌株能夠從同一基因藍圖中生成多種藥物變體，只需在不同組裝階段切換活躍的酶模塊即可。
這項發表在《自然通訊》上的發現具有直接的實際意義。通過理解哪個模塊產生哪種結構特徵的規則，研究人員現在可以合理地重新設計這些酶促途徑，創造出大自然從未製造過的全新候選藥物。這種方法——有時稱為合成生物學或代謝工程——可能大幅加速對更有效且毒性更低的癌症治療方法的探索。
其經濟意義同樣重大。許多抗癌藥物要麼直接來自天然產物，要麼受其啟發。能夠重新編程細菌以大規模生產設計分子，可以降低製造成本，使這些療法更易獲得。這也為個性化醫療打開了大門，藥物變體可以根據患者特定的腫瘤特徵進行定制。
知識要點：土壤細菌使用模塊化的酶促流水線系統自然產生多種抗癌藥物變體；研究人員已解碼控制這一過程的規則，使人們能夠合理重新設計藥物生產途徑；這項工作代表了微生物學、酶學和合成生物學的融合；工程化細菌可以成為下一代癌症治療藥物的活體工廠；這一方法可以降低藥物生產成本，支持個性化癌症治療策略。