防堵细菌感染,用细菌载体攻破“生物膜”防护罩!

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在使用心律调节器、导管等侵入式医疗器材的情境下,为了防止细菌感染,病人都会需要在一段时间内稳定服用抗生素。但有时候服用抗生素仍会引发感染,这是因为细菌会聚集在医材表面形成生物膜(biofilm),这层薄膜很难穿透,能让细菌抵御抗生素及抗菌剂的攻击。

西班牙基因调控中心(Centre for Genomic Regulation, CRG)团队研发出能够破解生物膜防护罩的技术,该技术正是透过改造另一种原本也能感染人体的细菌,将改造后细菌注射进小鼠体内后,能分解组成生物膜的细菌细胞壁,有效使感染机率降低 82%。研究结果发布于《Molecular Systems Biology》。

细菌载体有何特色?

这项技术采用的细菌载体 Mycoplasma pneumoniae 主要生存在人体呼吸道,感染会引发肺炎。但当作载体却有两个主要优势: 1. 其基因组特殊,可降低在生物体内造成基因转移的风险; 2. 这种细菌没有细胞壁,且会分泌可分解生物膜细菌细胞壁的蛋白。  

研究团队将 M. pneumoniae 以基因改良降低感染肺炎的致病力,并提升该细菌分泌可分解生物膜因子,再用这项“活医疗载体”(living medicine)攻击金黄色葡萄球(Staphylococcus aureus)。

细菌感染主要凶手:金黄色葡萄球菌

金黄色葡萄球菌是生物膜中的常见细菌,因为传统抗生素治疗对这种细菌没有效果,因此患者只能靠频繁更换侵入式医疗器具避免感染。且相较一般细菌,金黄色葡萄球菌对抗生素产生抗药性的机率高了 1,000 倍。

结果显示在小鼠体内注射改良后的 M. pneumoniae,能使金黄色葡萄球菌感染的发生率降低 82%。医院中发生的细菌感染事件有 80% 都由金黄色葡萄球菌造成,因此研究团队预计在 2023 年启动人体试验验证。

改善侵入式医疗器具造成的细菌感染

此项研究提出了可以改善因侵入式医疗器材造成细菌感染的方法。细菌载体不仅相较抗生素或抗菌剂治疗更便宜、安全,且细菌的基因体偏小,利于进行基因改造,传送进入生物体后也能持续分泌治疗分子。

这项技术有效抑制金黄色葡萄球菌生长,金黄色葡萄球菌主要生长在肺部,常造成鼻胃管感染,这也是将来能应用改善慢性疾病治疗的方向。

延伸阅读:细菌让癌细胞犯傻? 表面胜肽通报免疫细胞来攻击

参考资料:
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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