健康

双管齐下的新型抗生素

作者:admin 2021-05-21 我要评论

文/袁越 新冠疫情让大家领教了病毒的厉害。病毒本身没有新陈代谢,没法被任何药物直接消灭,科学家们只能想办法激活人体免疫系统,不让病毒入侵人体细胞,或者杀...

文/袁越

新冠疫情让大家领教了病毒的厉害。病毒本身没有新陈代谢,没法被任何药物直接消灭,科学家们只能想办法激活人体免疫系统,不让病毒入侵人体细胞,或者杀死已被入侵的人体细胞,从而间接地杀死病毒。

相比之下,病菌具备新陈代谢的功能,科学家们可以制造出特异性的抑制剂,专门抑制细菌的新陈代谢,这种抑制剂就是大家熟悉的抗生素。

因为有了抗生素,所以公众对细菌性传染病的重视程度远不如病毒性传染病那么高。其实前者的危害性也很大,因为细菌会通过基因变异产生对现有抗生素的耐药性,从而逃过药物的攻击。

世界卫生组织(WHO)将耐药性病菌列为“威胁人类健康的十大杀手”之一,这是因为对现有抗生素均已产生耐药性的所谓“超级病菌”的种类越来越多了。根据世卫组织的估计,如果人类继续滥用抗生素的话,到2050年时每年将会有1000万地球人死于超级病菌,其危害可比新冠病毒大多了。

对此危境,科学家们当然不能坐视不管。但随着经济的发展和人口总数的增长,新抗生素的研发成本越来越高,细菌产生抗药性的速度却越来越快,导致一种新药的使用寿命越来越短,必须想出新的方法来摆脱这种恶性循环。

位于美国费城的威斯达研究所(The Wistar Institute)一直致力于探索新的抗生素研发模式,希望能打破这一恶性循环。就职于该所疫苗与免疫研究中心的法罗克·多提瓦拉(Farokh Dotiwala)博士决定尝试把人体免疫系统动员起来,加入到和病菌的斗争中,希望能通过这个办法大幅减少病菌耐药性的产生概率。

众所周知,此前绝大部分抗生素都是通过抑制某个细菌独有的新陈代谢通路来杀菌的。但细菌可以通过基因突变的方式改变抗生素的靶点,从而逃过一劫。多提瓦拉博士想出了一个全新的抗生素设计方案,一方面让新抗生素作用于细菌的新陈代谢系统,直接杀死细菌,另一方面设法让这个新抗生素激活人体免疫系统,参与对细菌的围剿。

这么做的好处是显而易见的。假设细菌对第一种作用机制产生抗性的概率是百万分之一,对第二种作用机制产生抗性的概率同样也为百万分之一,那么细菌对这两种武器同时产生抗性的概率就降到了一万亿分之一,几乎可以忽略不计了。

多提瓦拉博士决定从一类名为“类异戊二烯”(Isoprenoids)的分子入手,这类分子能够对细胞膜结构的稳定起到关键作用。细菌的类异戊二烯合成途径和哺乳动物的非常不同,此前已有一些抗生素是专门针对细菌的类异戊二烯合成酶(IspH)的,效果还不错。多提瓦拉博士在计算机的帮助下,设计出了一种新的IspH抑制剂,既能通过抑制IspH酶来直接杀死细菌,又能同时激活免疫T细胞,让这种杀手细胞加入战斗,对细菌来个双管齐下。

初步研究显示,这种新型抗生素确实能够杀死培养液中的病菌,也能激活小鼠的免疫T细胞。已经测试过的病菌包括鲍曼不动杆菌、绿脓杆菌、克雷伯氏菌、阴沟肠杆菌、弧菌、志贺氏菌、沙门氏菌、鼠疫杆菌、分枝杆菌和芽孢杆菌等绝大部分已知的病原菌,效果都不错。

多提瓦拉博士将研究结果写成论文,发表在2020年12月23日出版的《自然》(Nature)杂志上。此事再次提醒我们,科学家最重要的职责就是未雨绸缪,为将来可能出现的灾害提前做好准备。

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