超级细菌连环爆,噬菌体即将复苏抗生素阵线联盟?

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文 / You-Hsing Sung

自从今年五月中,美国境内发现首位病患感染了能抵御最强抗生素的超级细菌(superbugs)后,更加紧扬起了人们对于抗生素滥用的警戒。然而,七月初美国又再度爆发第二例超级细菌的案例,这两例似乎之间并无联系,这意味着或许有更多的超级细菌潜伏在我们之中。耸动的标题频繁出现在各媒体界面:“任何抗生素杀不死”、“首现梦魇超级细菌”以及“突破最后防线的细菌”!那我们该如何面对与防备呢?

然而,大家先不用这么惊慌,事情并没有各界媒体所描述得如此严重,这些细菌并非是“无药可治”,而是该种细菌带有 mcr-1 基因,可以抵御当前最强大、最后手段的抗生素 – 多粘菌素(colistin),不过,仍然能被其他抗生素治愈。其实,早在 2009 年及 2011 年,已经曾经有过对当下“最后手段抗生素”有抗药性的细菌出现,但这些爆发都经由其他抗生素平息而终。虽然此些案件目前仍然还在人类可以控制的范围内,但 mcr-1 存在于细菌的质体中(plasmid),极易于细菌间的接合而快速传播,若未来碰巧将 mcr-1 基因散播至原本只能由粘多素消灭的超级细菌上,便有机会制造出可能抵抗所有抗生素的“终极细菌”!

兴衰如浮云 抗生素世代还能持续多久

广为人知的盘尼西林(Penicillin)是世界上第一个被发现的抗生素,英国微生物学家佛莱明(Alexander Fleming)于 1928 年意外发现他抑制葡萄球菌的功能,并且在二次大战期间被视为万灵丹,于 1945 年获得了诺贝尔医学奖。然而,1980 年代以前,几乎所有的病菌都不具备抗药性,而今短短不到 40 年的时间,病菌已经以全新面貌出现;细菌抗药性的问题就像全球暖化一般,迫在眉睫而且无法逆转,并且造成全球性的威胁,世界各国将难置身其外。

虽然现今各国医疗机构已大幅降低抗生素的使用,但抗生素使用的广泛已出乎想像。农业以及养殖业使用农用抗生素来避免感染以增收益;畜牧业使用抗生素生长促进剂(antibiotic growth promoters, AGPs),世界各地已经有多项举发于牲畜体内发现对多粘菌素呈抗药性的大肠杆菌的记录;而食用者不仅将残留的抗生素当配菜吃,还有可能将抗药细菌借由食物传染至人体。

或许人类的世界正在迈入“后抗生素世代”,目前急需发展新的抗生素。近年来许多公司对投资开发新抗生素的意愿低迷,因为研发癌症或罕见疾病的药物,获得的利润往往更大。但因应近年来的状况,世界各组织希望制药公司能多投入针对抵御超级细菌的药物方案,而今年年初,各大药厂包括 Pfizer 及 Johnson & Johnson 发布前置声明,希望政府单位可以创建奖励制度以及拨款协助开发新的抗生素,希望各界联手面对超级细菌的问题。

图片来源:http://www.israel21c.org/new-solution-kills-hospital-superbugs/

图片来源:http://www.israel21c.org/new-solution-kills-hospital-superbugs/

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旧铁铸新刄 噬菌体回归抗菌阵容

为了设法对付超级细菌,科学家想要继续开拓抗生素世代以前的方法。早在 1930 年代,亚培公司(Abbott Laboratories)等曾大量研发生产噬菌体(bacteriophages)来消灭细菌;但随着抗生素的高效能脱颖而出,噬菌体逐渐被西方国家淘汰了,不过俄罗斯以及部分东欧国家仍然持续研究噬菌体来抑制细菌感染。噬菌体是一种特殊的病毒,只能寄宿在细菌体内并在细菌体内复制繁殖,而当病毒体内的噬菌体成熟后,便会破坏细菌的细胞结构而使其死亡。

由于噬菌体会针对细菌无法突变或是保守的组成成分进行破坏,故不易产生如同抗生素一般的抗药性。此外,噬菌体俱有很强的特异性,一般只会感染特定种类的病原菌,不会破坏正常菌群,不像抗生素往往会破坏消化道及泌尿道等益菌菌落;同时,目前也没有任何噬菌体引起的严重副反应或过敏现象。但是随着研究的深入,不全看到噬菌体应用于治疗的潜力,同时也有许多问题尚未明朗。首要的困境是噬菌体宿主范围狭窄,而临床感染通常是混合感染,导致需要精确的治疗前测定;为了解决问题,噬菌体表面呈现技术应运而生,此技术可望将目标蛋白连接噬菌体的套膜蛋白,借此改变其专一性受体,而瞄准指定的标靶细菌。

在东欧的部分国家,已有不少细菌及并采用噬菌体治疗;俄罗斯制药公司 Microgen 生产噬菌体对抗痢疾以及开始测试抗生素无效的病人。美国第一例噬菌体疗法临床安全试验已由 Ampliphi 公司于 2005 年进行,并于 2009 年初步公布其安全性与效能,并期待接下来的临床试验接续成功。今年七月,美国国立卫生院将举办噬菌体研讨会并邀请数百位俄罗斯及波兰学者参与,看来西方国家也将要极力融入噬菌体参与抗菌之战!

一物克一物,是大自然中不变的法则。多年以来,人们用抗生素消灭细菌的同时,也强化了细菌;然而,若是我们仍然像以前一样,以滥用抗生素的方式使用噬菌体,可能有一天,细菌也会找的另一个出路来对抗噬菌体,进行下一个“后噬菌体世代”的轮回。

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参考文献:
1. No, this isn’t the start of the antibiotic apocalypse, just bad reporting. Ars Technica. May 26 2016
2. Second US patient had antibiotic-resistant superbug infection. CNN. July 12 2016
3. Medicine turns to bacteriophage therapy to beat superbugs. The Sidney Morning Herald. January 24 2016
4. Virus therapy to attack superbugs. Phys Org. April 21 2016

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