美发现近30年首个新型抗生素

来源：科技日报   发布者：亦云   日期：2015-01-14  

美国科学家发现了近30年来第一种新型抗生素，其可以杀死耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）等多种致命病原体。科学家认为，随着人类与细菌耐药性之间战争的不断升级，这一抗生素有望成为“游戏规则颠覆者”。 西北大学的吉姆·里维斯领导的研究团队在近日出版的《自然》杂志上撰文指出，他们在缅因州的土壤内发现了这种名为Teixobactin的抗生素。在老鼠身上进行的研究表明，该抗生素对致命的MRSA细菌等具有非常强的对抗作用，而且可以治疗肺结核、败血病等多种常见的感染。更重要的是，与其他主要攻击细菌蛋白质的多数抗生素不同，它主要通过破坏细菌的细胞壁来消灭细菌，病原体很难对其发展出抗药性。 不仅如此，科学家们表示，这一抗生素也因为其发现方式，为新一代抗生素铺平了道路。科学家们一直相信，土壤中充满了各种新奇且强大的抗生素，但99%的微生物在实验室环境下都无法发育，这让科学家们很挫败，而西北大学的科学家找到了新方法：他们使用名为iChip的电子芯片在土壤中培育微生物，接着将其中的抗生素化合物隔离出来，采用这种方法，抗生素的存活率达到了50%，他们发现了25种有潜力的抗生素，其中，Teixobactin的功效最强。科学家们表示，或许可以借助这种方法，发现更多有用的抗生素。 尽管该抗生素能杀死MRSA和导致肺结核的结核分枝杆菌，但全球NDM-1超级耐药细菌发现者、英国卡迪夫大学医学院教授提摩太·沃尔什警告说，它目前只在几种实验室菌株上进行了测试，还需要在至少几十种甚至上百种最近从病人身上提取出来的菌株上进行测试后，才能得出比较确切的结论，更重要的是，还要在人体身上进行毒性实验。 Teixobactin在对付革兰氏阴性细菌时也遭遇了挫败，毕斯特制药公司科技事务部高级副总裁巴里·爱因斯坦说，这类细菌包括肺炎杆菌等多种致命病原体，而肺炎杆菌对所有已知的抗生素都有抗药性。沃尔什希望iChip技术能提供解决方案，他说：“iChip有望培育出能杀死革兰氏阴性细菌的细菌。” 1928年，亚历山大·弗莱明发现了第一种抗生素青霉素，随后，科学家们又陆续发现了100多种抗生素，但自1987年起就没有新抗生素问世，缺乏新药和过度用药使细菌的耐药性与日俱增。2014年，世界卫生组织宣布，后抗生素时代（人们可能死于普通感染和小伤）可能于本世纪开始。MRSA也从医院肆虐到社区。因此，科学家们认为，Teixobactin的出现可谓生逢其时，其有望成为人类打败细菌抗药性的“超级武器”。 中国网1月9日讯 据英国《卫报》网站1月7日报道，为了研制出对抗抗药性感染的药物，科学家通过运用突破性的方法发现了一种新的抗生素。这种叫做teixobactin的抗生素能够杀死大范围的耐药菌，其中包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)以及能导致结核病和许多致命感染的病菌。 这种抗生素很可能会成为对抗细菌耐药性的有力武器，因为它能够通过阻止细菌建立细胞壁来杀死微生物，从而使病菌很难产生抗药性。 “Teixobactin的杀菌效果非常显著，并能够迅速抑制感染。”来自美国波士顿东北大学抗菌研究中心的研究负责人金·路易斯说道。 世界卫生组织（WHO）在去年的一份报告中强调了细菌抗药性对公众健康的威胁。报告指出，整个世界都在进入“后抗生素时代”。英国卫生部首席医疗官兼科学顾问萨利·戴维斯将抗生素耐药性作为除了恐怖袭击和流感以外的政府国家风险来对待，并且警告人们如果没有新型抗生素，在今后的二十年里，越来越多的人将会死于常规手术。去年12月，一份由英国首相卡梅伦委任的报告指出，如果没有找出对抗抗药性感染的办法，到2050年全球经济将为此花费64万亿英镑。 通过用老鼠进行实验，研究人员发现这种新型抗生素能够有效抑制金黄色葡萄球菌以肺炎链球菌所导致的致命的血液和肺部感染。同时，这种抗生素还能有效对抗肠球菌（肠球菌能够感染心脏，前列腺，泌尿道以及腹部）。 大多数抗生素都是从细菌或真菌中分离出来的，因为细菌和真菌能够大量产生杀死微生物的致命化合物。但是科学家只试验了一小部分能产生抗生素的细菌，因为其余99%的细菌都不能人工培养。 路易斯的研究小组根据这个问题研发了一款叫做iChip的设备，该设备能够使细菌在其原本的生活环境中生长。在设备中，细菌被夹在两张渗透膜之间培养，然后将细菌放回培养基使其成长为菌落。 研究人员发现细菌在培养基中生长两周之后，微生物菌落就可以用于试验了。做实验时，将病原体层层叠加覆盖住iChip的顶部，然后细菌能够分泌天然抗生素杀死上面的病原体。 通过与位于马萨诸塞的公司Novobiotic以及来自波恩大学的研究者合作，路易斯的研究小组用10000种土壤细菌做了实验，以确定它们是否能够产生抗生素。通过实验，小组发现了25种新的化合物。在这25种化合物中，teixobatin的前景是最好的。 Teixobatin最大的优点就是其极强的杀菌能力。科学家在学术期刊《自然》中发表的一篇文章中描述了细菌如何在遇到抗生素的同时不产生抗药性。 波恩大学的探加·施耐德发现了细菌耐药的原因。大多数抗生素的目标是细菌蛋白质，但细菌会通过产生新型蛋白质来提高耐受性。与其他抗生素不同，teixobactin会自行对细菌的细胞壁进行双重攻击。“但这也是抗生素作用的弱点，”施耐德说，“细菌细胞要用大量的能量重建细胞壁，因此细菌便不大可能会产生耐药性。” 虽然前景很好，但路易斯说药品上市之前还会有大量的工作要完成。两年之内就会展开人体临床试验来测试药品的安全性与功效，然后就是对药品的进一步完善。到那时药品将会以注射的形式面向病人，但药片应该会更受欢迎。 Teixobactin的另一个弱点就是它只能作用于缺少外部细胞壁的细菌，比如说作为革兰氏阳性细菌的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、葡萄球菌和结合病菌。但是teixobactin不能作用于革兰氏阴性细菌，其中就包括一些耐受抗生素的病原体，比如克雷白氏杆菌（klebsiella）、大肠杆菌以及假单胞菌。 除了这些限制，新型抗生素的发现以及培养现阶段“无法培养的”微生物的方法使得领域内的研究者感到了希望。 来自爱丁堡大学的流行传染病学专家马克·乌尔豪斯说：“这一发现最诱人，最令人激动的地方就是这是对整座冰山的颠覆，运用这些最新的科技，我们很可能会发现更多，甚至再多的抗生素。” 烂泥巴不是垃圾。科学家在美国缅因州一片草皮之下发现一款新的抗生素，重点是它可以对抗具有抗药性的超级细菌如“超级金黄色葡萄球菌”，虽然目前还没有进行人体实验，但因为它的攻击方式与其他抗生素不太一样，未来很有发展潜力。 新设备培养出实验室无法生长的细菌 许多种抗生素都是在上个世纪中叶被科学家发现，但这其实隐含了一个很大的缺陷：因为技术不够，有很多有潜力可以变成抗生素的菌种，因为无法在实验室的培养皿中生长，所以没有办法变成被研究的对象。最新一期“自然”杂志刊登波士顿东北大学的一项研究，展示一项新的技术，从过去被遗忘的Eleftheria terrae 菌中，找到这次研究的主角teixobactin。 东北大学教授Kim Lewis 与他的团队，利用一种称为iChip 的设备，可以先把要研究的细菌分离出来，并置于隔离的空间内；接着把设备埋进土里，让环境中某些有助细菌生长的分子渗透进去，让目标细菌在一个比实验室更自然的环境中生长。根据他们的成果，原本在实验室环境只有1% 成长机会的细菌，现在可以提升到50%。 抗药性=换锁 利用这个设备，研究团队培养出一万种过去被忽略的菌种，并实验谁能打败小鼠体内死的“超级金黄色葡萄球菌”(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)。他们最后发现有25 种具有潜力，teixobactin 是其中最具优势的一个。主要原因在于，抗生素的主要作战方式之一很类似“钥匙与锁孔”的关系，抗生素是钥匙，细菌细胞表面的特定蛋白质分子是锁孔，两个对上就可以攻击。抗药性的产生来自于细菌透过演化突变改变了蛋白质分子的结构，等于换了锁，原有的钥匙就无用了。 然而，teixobactin 是以绑定细菌细胞壁上的脂类分子为攻击方式，那是组成细胞壁的基本架构，细菌很难以改变细胞壁组成去规避teixobactin。 好消息与坏消息 另一个好消息是，除了MRSA，另一种很难搞的结核杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、也就是造成结核病的病原，同样也可以被teixobactin 杀死，不过英国卡迪夫大学微生物学家Timothy Walsh 提醒这是很初步的实验结果，未来应该扩大实验的规模，试验更多种菌株看效果如何，尤其是最近才从结核病患身上取得的菌株。 另一方面，生技公司专家也提醒抗生素往往因为其他毒性副作用而无法真正成为药物，teixobactin 虽未在小鼠身上产生毒性，但人体部份仍须谨慎。同时teixobactin 没有办法杀死革兰氏阴性菌是它的一大缺点，例如致命的克雷伯氏肺炎菌(Klebsiella pneumoniae)。 如果非要加上一个期限… 不过，Walsh 看好iChip 技术可以为革兰氏阴性菌造成的感染问题提出解决之道。事实上，能够突破现有实验室的限制，培养出原先无法被观察与实验的细菌，本身就已经是影响深远的成果了。 如果非要把teixobactin 产生抗药性加上一个期限，Lewis 希望是三十年。因为机制类似的另一款抗生素vancomycin 在30 年后才有细菌产生抗药性。

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