防堵細菌感染,用細菌載體攻破「生物膜」防護罩!

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在使用心律調節器、導管等侵入式醫療器材的情境下,為了防止細菌感染,病人都會需要在一段時間內穩定服用抗生素。但有時候服用抗生素仍會引發感染,這是因為細菌會聚集在醫材表面形成生物膜(biofilm),這層薄膜很難穿透,能讓細菌抵禦抗生素及抗菌劑的攻擊。

西班牙基因調控中心(Centre for Genomic Regulation, CRG)團隊研發出能夠破解生物膜防護罩的技術,該技術正是透過改造另一種原本也能感染人體的細菌,將改造後細菌注射進小鼠體內後,能分解組成生物膜的細菌細胞壁,有效使感染機率降低 82%。研究結果發佈於《Molecular Systems Biology》。

細菌載體有何特色?

這項技術採用的細菌載體 Mycoplasma pneumoniae 主要生存在人體呼吸道,感染會引發肺炎。但當作載體卻有兩個主要優勢: 1. 其基因組特殊,可降低在生物體內造成基因轉移的風險; 2. 這種細菌沒有細胞壁,且會分泌可分解生物膜細菌細胞壁的蛋白。  

研究團隊將 M. pneumoniae 以基因改良降低感染肺炎的致病力,並提升該細菌分泌可分解生物膜因子,再用這項「活醫療載體」(living medicine)攻擊金黃色葡萄球(Staphylococcus aureus)。

細菌感染主要兇手:金黃色葡萄球菌

金黃色葡萄球菌是生物膜中的常見細菌,因為傳統抗生素治療對這種細菌沒有效果,因此患者只能靠頻繁更換侵入式醫療器具避免感染。且相較一般細菌,金黃色葡萄球菌對抗生素產生抗藥性的機率高了 1,000 倍。

結果顯示在小鼠體內注射改良後的 M. pneumoniae,能使金黃色葡萄球菌感染的發生率降低 82%。醫院中發生的細菌感染事件有 80% 都由金黃色葡萄球菌造成,因此研究團隊預計在 2023 年啟動人體試驗驗證。

改善侵入式醫療器具造成的細菌感染

此項研究提出了可以改善因侵入式醫療器材造成細菌感染的方法。細菌載體不僅相較抗生素或抗菌劑治療更便宜、安全,且細菌的基因體偏小,利於進行基因改造,傳送進入生物體後也能持續分泌治療分子。

這項技術有效抑制金黃色葡萄球菌生長,金黃色葡萄球菌主要生長在肺部,常造成鼻胃管感染,這也是將來能應用改善慢性疾病治療的方向。

延伸閱讀:細菌讓癌細胞犯傻? 表面胜肽通報免疫細胞來攻擊

參考資料:
1. https://www.crg.eu/en/news/researchers-create-living-medicine-treat-drug-resistant-infections
2. Molecular Systems Biology, 2021; https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/msb.202010145

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