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想快速形成抗藥性?細菌說“容我睡一覺”

摘要:2月9日,《Science》期刊發(fā)表文章揭示了細菌抗藥性形成的關鍵機制。當接觸多次、高致死量抗生素,細菌會以“休眠”的方式暫時性躲避抗生素的攻擊,從而形成耐藥性(tolerance)。更重要的是,暫時性休眠階段,細菌會快速累積抵抗抗生素的基因突變,最終形成抗藥性(resistance)。

  近年來,“超級細菌”的事件多有報道。抗生素的未合理使用導致細菌抗藥性問題越漸嚴峻,已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)急需解決的醫(yī)療難題。某種程度上講,抗菌素耐藥是一種不可避免的自然過程。但是長期過度使用抗生素、缺乏高質(zhì)量藥物等因素大大加快了這一進程。除了研發(fā)更有效的抗菌藥物,科學家們還在試圖弄清楚細菌抗藥性形成的機制。

  2月9日,《Science》期刊發(fā)表文章揭示了細菌抗藥性形成的關鍵機制。當接觸多次、高致死量抗生素,細菌會以“休眠”的方式暫時性躲避抗生素的攻擊,從而形成耐藥性(tolerance)。更重要的是,暫時性休眠階段,細菌會快速累積抵抗抗生素的基因突變,最終形成抗藥性(resistance)。

  這是細菌抗藥性形成機理的最新發(fā)現(xiàn)。科學家們相信,解決抗生素耐藥性問題迫在眉睫,而抗藥性進化史的挖掘有助于新型抗生素的研發(fā)。

  細菌啟動“休眠”,暫時性忍耐抗生素

  先前的研究表明,細菌耐藥性的形成方式之一是進化出一個“計時器”,促使細菌進入休眠狀態(tài),從而忍受抗生素的攻擊。但是一旦細菌蘇醒,抗生素依然能夠消滅它們。所以科學家們曾以為,最簡單的應對方法是延長抗生素治療時間,熬過細菌的休眠時間。

  但是,來自于耶路撒冷希伯來大學的研究團隊卻發(fā)現(xiàn)了細菌睡覺背后的巨大秘密。事實上,細菌休眠類似于“閉關修煉”,在此期間它們會快速累積抵抗抗生素的基因突變,且速度是清醒階段的20倍。這無疑大大加快了抗藥性的形成,從而迫使抗生素治療失效。

  為了弄清楚細菌進化過程,耶路撒冷希伯來大學拉卡物理研究所的NathalieBalaban教授帶領一群生物物理學家及其博士生IritLevin-Reisman進行了一系列研究工作。他們在實驗室可控條件下,每日使用固定劑量的抗生素處理細菌,直至它們形成耐藥性。在這一過程中,研究人員對細菌進行追蹤分析。

  研究團隊發(fā)現(xiàn),多次、高劑量抗生素處理細菌,會促使它們休眠,從而躲避抑制它們生長的抗生素。更重要的是,一旦細菌進入休眠狀態(tài),它們會獲得耐藥性(tolerance),并且在此期間快速累積抵抗抗生素的基因突變,最終形成抗藥性(Resistance)。

  “耐藥性”助力“抗藥性”

  研究人員強調(diào),耐藥性是細菌形成抗藥性的關鍵“鋪墊”。休眠階段(即耐藥階段),細菌基因組發(fā)生大量突變,加快了抗藥性的形成。細菌休眠不僅僅暫時性躲避了藥物的攻擊,還能促使細菌從耐藥性“快速升級”至抗藥性階段。

  這一最新發(fā)現(xiàn)有望給新抗生素的研發(fā)提供指示,科學家們可以研發(fā)出靶向耐藥性細菌的抗生素,從而延緩抗藥性的形成過程。

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