「抗藥性」反成滅菌曙光！？生化科技將翻轉你我認知

「Life finds a way」是電影侏儸紀公園第一集的經典名句，意指生命會自己找尋出路。該片中的恐龍因人類基因技術誕生，卻也因基因突變而發展出一系列的劇情；到了該系列作第四集—侏儸紀世界，人類更透過基因混合，創造出無法駕馭的帝王暴龍，幸好最終以恐龍制恐龍，才平息這場人龍鬥爭。

侏儸紀系列電影當然是幻想，現實世界並無恐龍存在。相較於恐龍，更實際的鬥爭應該是人類與細菌的戰爭。細菌的生存歷史遠高於人類或恐龍，長久以來，人類一直對細菌感染束手無策（甚至未能意識到細菌的存在），僅能聽天由命或求神問卜；直到 1928 年第一個抗生素問世後，才終於有了反擊的利器。但此舉卻也加速細菌演化，導致許多抗藥性細菌的誕生。我們已經發現許多不同的環境下的細菌帶有抗藥性基因，但至目前為止，針對人類常見病原體，仍未能完全了解其抗藥性基因的功能。

破解抗藥性細菌基因密碼 — 新基因對宿主的親合力較序列組成更加重要

一項來自丹麥科技大學諾和諾德生物永續中心（Novo Nordisk Foundation Center for biosustainability）的研究，開啟了評估細菌抗藥性風險的可能性，該可能性甚至可影響未來藥物之發展。諾和諾德生物永續中心的博士後研究員 Andreas Porse 對此表示：「我們的研究中大量收集抗藥性基因，得到非常詳細完整的表型訊息（phenotype information）。我們確信這將有助改善抗生素的使用及藥物的開發，並為製藥公司與處方抗生素的醫師帶來許多潛在好處。」

細菌是一種社會型生物，能共享彼此的基因。包括大腸桿菌（Escherichia coli）在內，許多傷害性高的病原體會透過基因轉移，將原本較無傷害性的細菌轉變為「超級細菌（superbugs）」，進而導致新一波的抗藥性危機。

研究人員利用合成生物學技術，大量收集抗藥性基因的機械多樣化（mechanistic diversity）樣本，以研究基因轉移對新細菌宿主的影響。藉由提供多樣性基因和解析，可證明轉移後新基因的生化作用機轉及其對宿主的親合力，較序列組成更加重要。Andreas Porse 指出：「這些訊息對於開發新型抗生素有很高的價值，因為製藥公司也希望避免其藥物成為細菌抗藥性機轉的作用目標。舉例來說，我們的研究結果顯示，與引起四環黴素抗藥性的基因相比，造成青黴素抗藥性的基因更容易進入新宿主。」

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透過解讀細菌抗藥性基因，創造更理想藥物

這篇發表於 Nature Communications 的研究結果，不僅可做為生物醫學研究人員檢視抗藥性基因功能的良好參考資料，也有助於製藥公司發展新藥。透過研究的 200 組基因樣本，可以釐清哪些基因引起的機轉最容易進入細胞—此為基因天生的生化機轉對宿主的影響。良好理解該議題，對於構築細胞工廠（cell factories）和生物迴路（biological circuits）非常有幫助，尤其許多來自不同生物體的基因經常在離其原始宿主非常遠的環境下結合。Andreas Porse 認為：「在生物科技領域，我們常希望能讓從某一生物體獲得的基因，在另一生物體中表現，有時候甚至想讓我們特別喜愛的宿主，從某關聯不大的生物體中獲得新功能。我們研究的資訊將有助生化工程師們預測不同基因對新細胞的影響，建構更合理的細胞工廠，創造出理想的生化藥物。」

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文 / Eco

參考資料：
1. Ventola CL. P T. 2015 Apr;40(4):277-83.
2. Andreas P, et al. Nature Communications. 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-02944-3
3. https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180206105823.htm
4. http://www.biosustain.dtu.dk/english/nyhedsbase/nyhed?id=4E5F1E9A-5602-4BAB-B2B6-781991FA25CD