破解超级细菌的防护罩:南极海绵

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在电玩游戏里,打赢了这一场,后面会出现更顽强的魔王,而人类与细菌的战争,就如同电玩游戏破关一样,总会有更棘手的敌人出现。1928 年,为了对抗传染病,第一个抗生素“青霉素”(Penicillin,或音译盘尼西林) 问世,之后因大量使用在医疗及畜牧业,导致许多细菌产生抗药性基因,造成死亡及医疗费用增加。

其中,被称为“超级细菌”的抗药性金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus , 简称 MRSA),更是从医院及养老院肆虐到健身房、更衣室,甚至是校园中。近年来,连被喻为最后一线抗生素的万古霉素 (vancomycin) 都已抵挡不住MRSA的感染威力,于是许多研究人员正积极地寻找更新、更强的好方法来对抗 MRSA。

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上图为南极海绵 Dendrilla membranosa,来源:http://sciencebulletin.org/archives/1201.html, Credit: Bill Baker

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海绵萃取物有望成为对付抗生素抗药性的新希望

美国南佛罗里达大学(University of South Florida,简称 USF)的研究人员近日发现一种在南极地区的海绵动物 Dendrilla membranosa,其体内的特殊物质似乎可以衍生出对付 MRSA 的新方法。USF 的研究团队将海绵体内的天然物质分离,合成一种名为 darwinolide 的化合物 (其化学方程式为C22H32O5)来进行实验,发现可消灭 98% 以上的 MRSA 细胞。

MRSA 之所以难缠,是因为它可以在人体的任何部位引起感染,从皮肤感染、肺炎 (pneumonia) 再到心内膜炎 (endocarditis),且 MRSA 和许多细菌一样,在外围会形成一层生物膜 (biofilm),增加对抗生素的耐受度,且 MRSA 本身已对许多抗生素产生抗药性,因此在治疗上相当困难。USF 的微生物博士 Lindsey Shaw 指出,许多病原菌 (Pathogenic bacteria) 在感染期间会形成生物膜,即一连串的细胞覆蓋在各种碳水化合物、蛋白质以及 DNA 上。而 80% 的感染都是由生物膜所引起,且各种疗法都难以突破。因此,当务之急是找到新的抗生物膜剂 (anti-biofilm agents) 来对付抗生素抗药性(antimicrobial resistance)。

所幸,USF 的研究团队在南极的无脊椎动物海绵的身上,找到了一丝希望。他们将冷冻干燥处理过的海绵,分离出体内的化学物质再合成新的物质 darwinolide,并测试其对 MRSA 的效力,发现它可以抑制 MRSA 的生物膜,让细菌存活率只有 1.6% 。而且研究人员还发现 darwinolide 对于细菌来说,是一种细胞毒药(cytotoxic),而不只是细胞生长抑制剂 (cytostatic),而在哺乳类 J774 巨嗜细胞 (macrophage) 的实验中也发现它不具有细胞毒性, 因此该化合物有望成为细菌生物膜的克星!

抗生素滥用的反思

细菌感染现今是造成全球人类死亡的第二大原因,尤其对于抵抗力较弱的孩童和年长者。在美国,每年约有两百万起医院的感染案例,造成至少十万人死亡,且绝大多数是由抗生素抗药性的细菌所引起。

根据世界卫生组织 WHO 《抗生素抗药性:2014 年全球监测报告》指出,已经有近三十年来,没有找到新的强力抗生素,而随着抗生素抗药性细菌已蔓延到世界各个角落,即使是一般的感染或微不足道的伤口,都有可能致死。尽管新物质 darwinolide 的发现,带给人类对付抗生素抗药性的新希望,但我们也应该具备正确的卫生观念,不再重蹈抗生素滥用的覆辙。

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参考文献:
1. Jacqueline L. von Salm, Christopher G. Witowski, Renee M. Fleeman, James B. McClintock, Charles D. Amsler, Lindsey N. Shaw, Bill J. Baker. Darwinolide, a New Diterpene Scaffold That Inhibits Methicillin-ResistantStaphylococcus aureusBiofilm from the Antarctic SpongeDendrilla membranosa. Organic Letters, 2016; DOI: 10.1021/acs.orglett.6b00979
2. http://www.who.int/drugresistance/documents/surveillancereport/en/
3. http://www.genengnews.com/gen-news-highlights/killing-mrsa-with-a-cold-wet-sponge/81252744/

图片来源:
http://www.genengnews.com/gen-news-highlights/killing-mrsa-with-a-cold-wet-sponge/81252744/

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