美發(fā)現(xiàn)近30年首個(gè)新型抗生素

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中生物 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了近30年來第一種新型抗生素,其可以殺死耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)等多種致命病原體?茖W(xué)家認(rèn)為,隨著人類與細(xì)菌耐藥性之間戰(zhàn)爭(zhēng)的不斷升級(jí),這一抗生素有望成為“游戲規(guī)則顛覆者”。

西北大學(xué)的吉姆?里維斯領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在近日出版的《自然》雜志上撰文指出,他們?cè)诰捯蛑莸耐寥纼?nèi)發(fā)現(xiàn)了這種名為Teixobactin的抗生素。在老鼠身上進(jìn)行的研究表明,該抗生素對(duì)致命的MRSA細(xì)菌等具有非常強(qiáng)的對(duì)抗作用,而且可以治療肺結(jié)核、敗血病等多種常見的感染。更重要的是,與其他主要攻擊細(xì)菌蛋白質(zhì)的多數(shù)抗生素不同,它主要通過破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁來消滅細(xì)菌,病原體很難對(duì)其發(fā)展出抗藥性。

不僅如此,科學(xué)家們表示,這一抗生素也因?yàn)槠浒l(fā)現(xiàn)方式,為新一代抗生素鋪平了道路?茖W(xué)家們一直相信,土壤中充滿了各種新奇且強(qiáng)大的抗生素,但99%的微生物在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下都無法發(fā)育,這讓科學(xué)家們很挫敗,而西北大學(xué)的科學(xué)家找到了新方法:他們使用名為iChip的電子芯片在土壤中培育微生物,接著將其中的抗生素化合物隔離出來,采用這種方法,抗生素的存活率達(dá)到了50%,他們發(fā)現(xiàn)了25種有潛力的抗生素,其中,Teixobactin的功效最強(qiáng)?茖W(xué)家們表示,或許可以借助這種方法,發(fā)現(xiàn)更多有用的抗生素。

盡管該抗生素能殺死MRSA和導(dǎo)致肺結(jié)核的結(jié)核分枝桿菌,但全球NDM-1超級(jí)耐藥細(xì)菌發(fā)現(xiàn)者、英國(guó)卡迪夫大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授提摩太?沃爾什警告說,它目前只在幾種實(shí)驗(yàn)室菌株上進(jìn)行了測(cè)試,還需要在至少幾十種甚至上百種最近從病人身上提取出來的菌株上進(jìn)行測(cè)試后,才能得出比較確切的結(jié)論,更重要的是,還要在人體身上進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)。

Teixobactin在對(duì)付革蘭氏陰性細(xì)菌時(shí)也遭遇了挫敗,畢斯特制藥公司科技事務(wù)部高級(jí)副總裁巴里?愛因斯坦說,這類細(xì)菌包括肺炎桿菌等多種致命病原體,而肺炎桿菌對(duì)所有已知的抗生素都有抗藥性。沃爾什希望iChip技術(shù)能提供解決方案,他說:“iChip有望培育出能殺死革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)菌。”

1928年,亞歷山大?弗萊明發(fā)現(xiàn)了第一種抗生素青霉素,隨后,科學(xué)家們又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了100多種抗生素,但自1987年起就沒有新抗生素問世,缺乏新藥和過度用藥使細(xì)菌的耐藥性與日俱增。世界衛(wèi)生組織宣布,后抗生素時(shí)代(人們可能死于普通感染和小傷)可能于本世紀(jì)開始。MRSA也從醫(yī)院肆虐到社區(qū)。因此,科學(xué)家們認(rèn)為,Teixobactin的出現(xiàn)可謂生逢其時(shí),其有望成為人類打敗細(xì)菌抗藥性的“超級(jí)武器”。

中國(guó)網(wǎng)1月9日訊據(jù)英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》網(wǎng)站1月7日?qǐng)?bào)道,為了研制出對(duì)抗抗藥性感染的藥物,科學(xué)家通過運(yùn)用突破性的方法發(fā)現(xiàn)了一種新的抗生素。這種叫做teixobactin的抗生素能夠殺死大范圍的耐藥菌,其中包括耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)以及能導(dǎo)致結(jié)核病和許多致命感染的病菌。

這種抗生素很可能會(huì)成為對(duì)抗細(xì)菌耐藥性的有力武器,因?yàn)樗軌蛲ㄟ^阻止細(xì)菌建立細(xì)胞壁來殺死微生物,從而使病菌很難產(chǎn)生抗藥性。

“Teixobactin的殺菌效果非常顯著,并能夠迅速抑制感染。”來自美國(guó)波士頓東北大學(xué)抗菌研究中心的研究負(fù)責(zé)人金?路易斯說道。

世界衛(wèi)生組織(WHO)在去年的一份報(bào)告中強(qiáng)調(diào)了細(xì)菌抗藥性對(duì)公眾健康的威脅。報(bào)告指出,整個(gè)世界都在進(jìn)入“后抗生素時(shí)代”。英國(guó)衛(wèi)生部首席醫(yī)療官兼科學(xué)顧問薩利?戴維斯將抗生素耐藥性作為除了恐怖襲擊和流感以外的政府國(guó)家風(fēng)險(xiǎn)來對(duì)待,并且警告人們?nèi)绻麤]有新型抗生素,在今后的二十年里,越來越多的人將會(huì)死于常規(guī)手術(shù)。去年12月,一份由英國(guó)首相卡梅倫委任的報(bào)告指出,如果沒有找出對(duì)抗抗藥性感染的辦法,到2050年全球經(jīng)濟(jì)將為此花費(fèi)64萬億英鎊。

通過用老鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn),研究人員發(fā)現(xiàn)這種新型抗生素能夠有效抑制金黃色葡萄球菌以肺炎鏈球菌所導(dǎo)致的致命的血液和肺部感染。同時(shí),這種抗生素還能有效對(duì)抗腸球菌(腸球菌能夠感染心臟,前列腺,泌尿道以及腹部)。

大多數(shù)抗生素都是從細(xì)菌或真菌中分離出來的,因?yàn)榧?xì)菌和真菌能夠大量產(chǎn)生殺死微生物的致命化合物。但是科學(xué)家只試驗(yàn)了一小部分能產(chǎn)生抗生素的細(xì)菌,因?yàn)槠溆?9%的細(xì)菌都不能人工培養(yǎng)。

路易斯的研究小組根據(jù)這個(gè)問題研發(fā)了一款叫做iChip的設(shè)備,該設(shè)備能夠使細(xì)菌在其原本的生活環(huán)境中生長(zhǎng)。在設(shè)備中,細(xì)菌被夾在兩張滲透膜之間培養(yǎng),然后將細(xì)菌放回培養(yǎng)基使其成長(zhǎng)為菌落。

研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)菌在培養(yǎng)基中生長(zhǎng)兩周之后,微生物菌落就可以用于試驗(yàn)了。做實(shí)驗(yàn)時(shí),將病原體層層疊加覆蓋住iChip的頂部,然后細(xì)菌能夠分泌天然抗生素殺死上面的病原體。

通過與位于馬薩諸塞的公司Novobiotic以及來自波恩大學(xué)的研究者合作,路易斯的研究小組用10000種土壤細(xì)菌做了實(shí)驗(yàn),以確定它們是否能夠產(chǎn)生抗生素。通過實(shí)驗(yàn),小組發(fā)現(xiàn)了25種新的化合物。在這25種化合物中,teixobatin的前景是最好的。

Teixobatin最大的優(yōu)點(diǎn)就是其極強(qiáng)的殺菌能力?茖W(xué)家在學(xué)術(shù)期刊《自然》中發(fā)表的一篇文章中描述了細(xì)菌如何在遇到抗生素的同時(shí)不產(chǎn)生抗藥性。

波恩大學(xué)的探加?施耐德發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌耐藥的原因。大多數(shù)抗生素的目標(biāo)是細(xì)菌蛋白質(zhì),但細(xì)菌會(huì)通過產(chǎn)生新型蛋白質(zhì)來提高耐受性。與其他抗生素不同,teixobactin會(huì)自行對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞壁進(jìn)行雙重攻擊!暗@也是抗生素作用的弱點(diǎn),”施耐德說,“細(xì)菌細(xì)胞要用大量的能量重建細(xì)胞壁,因此細(xì)菌便不大可能會(huì)產(chǎn)生耐藥性!

雖然前景很好,但路易斯說藥品上市之前還會(huì)有大量的工作要完成。兩年之內(nèi)就會(huì)展開人體臨床試驗(yàn)來測(cè)試藥品的安全性與功效,然后就是對(duì)藥品的進(jìn)一步完善。到那時(shí)藥品將會(huì)以注射的形式面向病人,但藥片應(yīng)該會(huì)更受歡迎。

Teixobactin的另一個(gè)弱點(diǎn)就是它只能作用于缺少外部細(xì)胞壁的細(xì)菌,比如說作為革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)、葡萄球菌和結(jié)合病菌。但是teixobactin不能作用于革蘭氏陰性細(xì)菌,其中就包括一些耐受抗生素的病原體,比如克雷白氏桿菌(klebsiella)、大腸桿菌以及假單胞菌。

除了這些限制,新型抗生素的發(fā)現(xiàn)以及培養(yǎng)現(xiàn)階段“無法培養(yǎng)的”微生物的方法使得領(lǐng)域內(nèi)的研究者感到了希望。

來自愛丁堡大學(xué)的流行傳染病學(xué)專家馬克?烏爾豪斯說:“這一發(fā)現(xiàn)最誘人,最令人激動(dòng)的地方就是這是對(duì)整座冰山的顛覆,運(yùn)用這些最新的科技,我們很可能會(huì)發(fā)現(xiàn)更多,甚至再多的抗生素!

爛泥巴不是垃圾?茖W(xué)家在美國(guó)緬因州一片草皮之下發(fā)現(xiàn)一款新的抗生素,重點(diǎn)是它可以對(duì)抗具有抗藥性的超級(jí)細(xì)菌如“超級(jí)金黃色葡萄球菌”,雖然目前還沒有進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn),但因?yàn)樗墓舴绞脚c其他抗生素不太一樣,未來很有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

新設(shè)備培養(yǎng)出實(shí)驗(yàn)室無法生長(zhǎng)的細(xì)菌 許多種抗生素都是在上個(gè)世紀(jì)中葉被科學(xué)家發(fā)現(xiàn),但這其實(shí)隱含了一個(gè)很大的缺陷:因?yàn)榧夹g(shù)不夠,有很多有潛力可以變成抗生素的菌種,因?yàn)闊o法在實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)皿中生長(zhǎng),所以沒有辦法變成被研究的對(duì)象。最新一期“自然”雜志刊登波士頓東北大學(xué)的一項(xiàng)研究,展示一項(xiàng)新的技術(shù),從過去被遺忘的Eleftheriaterrae菌中,找到這次研究的主角teixobactin。

東北大學(xué)教授KimLewis與他的團(tuán)隊(duì),利用一種稱為iChip的設(shè)備,可以先把要研究的細(xì)菌分離出來,并置于隔離的空間內(nèi);接著把設(shè)備埋進(jìn)土里,讓環(huán)境中某些有助細(xì)菌生長(zhǎng)的分子滲透進(jìn)去,讓目標(biāo)細(xì)菌在一個(gè)比實(shí)驗(yàn)室更自然的環(huán)境中生長(zhǎng)。根據(jù)他們的成果,原本在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境只有1%成長(zhǎng)機(jī)會(huì)的細(xì)菌,現(xiàn)在可以提升到50%。

抗藥性=換鎖

利用這個(gè)設(shè)備,研究團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)出一萬種過去被忽略的菌種,并實(shí)驗(yàn)誰能打敗小鼠體內(nèi)死的“超級(jí)金黃色葡萄球菌”(methicillin-resistantStaphylococcusaureus,MRSA)。他們最后發(fā)現(xiàn)有25種具有潛力,teixobactin是其中最具優(yōu)勢(shì)的一個(gè)。主要原因在于,抗生素的主要作戰(zhàn)方式之一很類似“鑰匙與鎖孔”的關(guān)系,抗生素是鑰匙,細(xì)菌細(xì)胞表面的特定蛋白質(zhì)分子是鎖孔,兩個(gè)對(duì)上就可以攻擊。抗藥性的產(chǎn)生來自于細(xì)菌透過演化突變改變了蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu),等于換了鎖,原有的鑰匙就無用了。

然而,teixobactin是以綁定細(xì)菌細(xì)胞壁上的脂類分子為攻擊方式,那是組成細(xì)胞壁的基本架構(gòu),細(xì)菌很難以改變細(xì)胞壁組成去規(guī)避teixobactin。

好消息與壞消息

另一個(gè)好消息是,除了MRSA,另一種很難搞的結(jié)核桿菌(Mycobacteriumtuberculosis)、也就是造成結(jié)核病的病原,同樣也可以被teixobactin殺死,不過英國(guó)卡迪夫大學(xué)微生物學(xué)家TimothyWalsh提醒這是很初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,未來應(yīng)該擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)的規(guī)模,試驗(yàn)更多種菌株看效果如何,尤其是最近才從結(jié)核病患身上取得的菌株。

另一方面,生技公司專家也提醒抗生素往往因?yàn)槠渌拘愿弊饔枚鵁o法真正成為藥物,teixobactin雖未在小鼠身上產(chǎn)生毒性,但人體部份仍須謹(jǐn)慎。同時(shí)teixobactin沒有辦法殺死革蘭氏陰性菌是它的一大缺點(diǎn),例如致命的克雷伯氏肺炎菌(Klebsiellapneumoniae)。

如果非要加上一個(gè)期限…

不過,Walsh看好iChip技術(shù)可以為革蘭氏陰性菌造成的感染問題提出解決之道。事實(shí)上,能夠突破現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的限制,培養(yǎng)出原先無法被觀察與實(shí)驗(yàn)的細(xì)菌,本身就已經(jīng)是影響深遠(yuǎn)的成果了。

如果非要把teixobactin產(chǎn)生抗藥性加上一個(gè)期限,Lewis希望是三十年。因?yàn)闄C(jī)制類似的另一款抗生素vancomycin在30年后才有細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性。


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