近年來，在醫學微生物學領域中，出現一個有趣的名字——致病島（pathogenicity islands，PAI，又稱毒力島）。每一種病原菌或病毒的致病因子都有一個原核基因體的特殊編碼區，該區域為致病島。它的形成主要為細菌通過基因體水平轉移，從一種病原菌轉移到另一種細菌中，細菌的遺傳物質也隨之從該基因體轉移到另一種細菌，形成一種混合實體（hybrid entity），並且組成新的基因島（genomic island），進而使細菌在短期內發生質和量的變化，產生許多新的變種，該演變是細菌演化的關鍵。
近日，紐約大學醫學院的研究團隊發現，從病毒演化而來的“基因島”能變為“抗菌無人機”（antibacterial drones, ABDs），然後透過該無人機阻止金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）感染小鼠。該細菌容易對抗生素產生抗藥性，進而威脅到醫院護理的安全。該研究刊登於《Nature Biotechnology》期刊上。
該研究團隊透過高度移動性的葡萄球菌致病島（highly mobile staphylococcal pathogenicity islands, SaPIs）的基因工程化，用抗菌基因取代了 SaPIs 的致病基因，進而塑造類似於無人機的載體，為細菌群體運送基因負荷（genetic payload）。然後，他們使用該無人機治療被葡萄球菌感染的小鼠，接著殺死該細菌，進而治療小鼠的感染。
他們也建構了包含 CRISPR-Cas9 殺菌或 CRISPR – dcas9 毒力阻斷模塊（virulence-blocking module）的 ABDs，其中該模塊包含溶葡萄球菌酶（lysostaphin）、Spa 反義（antisense）、QS 抑制、TA 系統毒素（Toxins of TA systems）、生物膜抑制（biofilm inhibition）。接著，透過二種 ABDs 都阻斷了小鼠皮下金黃色葡萄球菌膿腫的發展，並且藉由腹腔注射殺死金黃色葡萄球菌來拯救小鼠。
該論文共同通訊作者 Richard P. Novick 博士表示，他們的無人機系統不會像抗生素那樣擾亂患者的微生物組（腸道中的微生物混合物），畢竟微生物組中的一些物種（益生菌）對人體消化和整體健康是非常重要的。此外，因為葡萄球菌會影響乳牛產生牛奶的品質和數量，因此他們正預備在乳牛中測試他們的“無人機“是否能幫助乳牛抵抗葡萄球菌感染，若能呈現不錯的效果，未來將預備進行治療遭葡萄球菌感染的人體臨床試驗。
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金黃色葡萄球菌會存在於一些健康人類的鼻腔內和皮膚表面上，某些帶菌者是沒有特別症狀的。但是，當人類免疫系統較差時，該病菌可能會感染他們的皮膚、傷口、尿道、嚴重時會感染肺部造成肺炎或感染器官造成敗血症，甚至死亡。然而，用於抵抗葡萄球菌的抗生素的效果越來越差，其原因在於越來越多的菌株已經對各種抗生素產生耐藥性。鑑於數十年的抗生素過度使用，許多葡萄球菌感染現已無法治癒，該領域迫切尋求新的方法來抵抗感染。
參考資料：
1. Nature Biotechnology, 2018; DOI: 10.1038/nbt.4203
2. https://www.xueshu.com/zhjyyx/200606/26652618.html
3. https://www.infectioncontroltoday.com/antibiotics-antimicrobials/dna-islands-are-effective-antibacterial-drones
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