惡名昭彰生化武器:炭疽桿菌,能帶來止痛新解方?

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炭疽桿菌(Anthrax bacterium)是人畜共通、傳染力極強的微生物,當吸入大量炭疽孢子或食入受感染動物,感染後炭疽桿菌進入血液或淋巴循環造成敗血症,病程發展相當快,患者可能在數天內便死亡。

炭疽桿菌另一個為人所知的應用與生化武器有關,由於炭疽桿菌形成的芽孢(spore)可保存數十年,環境耐受度高,一旦釋放到空氣中又能快速傳播造成感染。911 事件中,便曾發生過炭疽桿菌信件攻擊事件。

不過惡名昭彰的炭疽桿菌仍有潛在益處。哈佛醫學院(Havard Medical School)近期研究指出:炭疽桿菌毒素可用於緩解疼痛。這項發現已在小鼠模型初步驗證,且炭疽桿菌毒素不像主流鴉片類止痛藥(opioid)會產生成癮副作用,帶來了緩解止痛可能的新途徑,成果發佈於《Nature Neuroscience》。

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炭疽桿菌毒素受體,可抑制疼痛訊息傳遞

研究團隊首先找出動物體參與痛覺傳遞相關的神經元,透過基因資料庫比對,他們意外發現痛覺神經纖維上獨有神經受體 ANTXR2,在炭疽桿菌毒素上有對應受體;而這是其他類感覺神經元所沒有的。

他們進一步推論,當負責將神經訊號傳遞至脊髓的背根神經節(dorsal root ganlia),與帶有對應受體的炭疽桿菌毒素結合,能帶來緩解疼痛的效果。這兩種帶有對應受體的炭疽桿菌毒素,分別是保護性抗原(protective antigen, PA)以及水腫毒素(edema factor, EA)。

止痛途徑不會產生神經系統副作用

為了驗證這項假說,該團隊向小鼠模型注射 PA、EA 兩種炭疽桿菌毒素,結果發現成功使小鼠對高溫、機械壓力等觸覺刺激反應降低。副作用方面,小鼠的心跳、體溫、動作協調等基礎機能不受影響;也就是說這項止痛技術能精準標靶神經受體,而不會造成非預期的神經性副作用。

研究團隊也運用以上炭疽桿菌毒素作為傳遞止痛物質的載體,例如神經抑制劑肉毒桿菌毒素(botulinum toxin),使小鼠緩解疼痛反應。

止痛新解方,但安全性須謹慎評估

這項研究指出炭疽桿菌毒素可專一性抑制痛覺訊息傳遞,而不會像鴉片類止痛藥造成成癮或神經系統副作用。尤其 PA、EA 止痛途徑對於緩解神經損傷造成的疼痛特別有效,這類疼痛反應常伴隨外傷、糖尿病、癌症治療,以及病毒感染如帶狀皰疹(herpes zoster)感染等併發症而來。以炭疽桿菌毒素開發止痛藥物,將是有別於現行小分子止痛藥的新途徑。

不過需注意的是,這項實驗性機制仍未進入人體試驗,且實驗所運用炭疽桿菌、肉毒桿菌都是高傳染性病菌也具有致命性,因此臨床應用上須特別謹慎。

延伸閱讀:2021 諾貝爾生理醫學獎:從溫度到觸覺,人如何感知外在環境刺激?

參考資料:
1. https://hms.harvard.edu/news/can-dangerous-microbe-quell-pain
2. Nature Neuroscience, 2021; https://www.nature.com/articles/s41593-021-00973-8
3. https://www.cdc.gov.tw/Disease/SubIndex/lq5xAX9vQqrebMILzYvMCQ

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