善良的细菌最终失败:“好撒玛利亚人”细菌为抗生素耐药性提供新线索

耐药细菌帮助它们的同类在抗生素中存活,但代价是巨大的

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世界充满了好撒玛利亚人;你会在自己体内发现许多。波士顿大学的生物学家詹姆斯·J·柯林斯发现,少量的耐药细菌帮助它们脆弱的同类在抗生素的攻击中存活下来,即使是以自身为代价。

柯林斯和他的同事将一种大肠杆菌培养物(其中一些菌株定殖于人类和动物的肠道;另一些菌株则以引起疾病爆发而臭名昭著)暴露于随时间推移而增加的抗生素剂量中。当他们定期分析菌落中耐药性的水平时,他们看到了一些意想不到的事情:尽管整个种群在药物存在的情况下茁壮成长,但实际上只有少数个体细菌具有耐药性。“我们真的惊讶地发现,个体分离株的耐药性水平远低于整个种群,”柯林斯解释说,他的研究结果最近发表在《自然》杂志上。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)进一步的分析表明,耐药突变体分泌一种名为吲哚的分子,这种分子会阻碍它们自身的生长,但通过激活细菌细胞膜上的药物输出泵来帮助其余种群存活。

这些发现可能会促使科学家开发更好的抗生素。柯林斯说,如果吲哚允许病原菌抵抗抗生素,那么可能通过用小分子阻断吲哚信号传导来阻止耐药性。总部位于加利福尼亚州埃默里维尔的诺瓦贝制药公司(NovaBay Pharmaceuticals)的首席科学官马克·安德森说:“或者,这些发现表明,如果证明安全,科学家有朝一日可以使用吲哚或基于吲哚的疗法来帮助有益细菌在泌尿道或肠道系统中胜过病原菌。”该公司开发用于抗生素耐药性感染的药物。


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结果也可能改变医生追踪患者感染的方式。柯林斯指出,如果即使只有少数个体具有适当的基因突变,细菌种群也可能产生抗生素耐药性,那么从患者身上采集和分析少量细菌样本的医生可能会低估感染的整体耐药程度。“这些单细胞生物可以充当某种多细胞生物,”他说。因此,孤立的样本可能无法代表全局。

梅琳达·温纳·莫耶,《大众科学》的特约编辑,是《如何培养不混蛋的孩子:从幼儿到青少年的科学育儿策略》(G. P. Putnam’s Sons,2021)的作者。她在 2021 年 9 月刊中撰写了关于自身免疫性疾病主要影响女性的原因。

更多作者:梅琳达·温纳·莫耶
大众科学杂志第 303 卷第 5 期本文最初以“善良的细菌最终失败:‘好撒玛利亚人’细菌为抗生素耐药性提供新线索”为标题发表于《大众科学》杂志 第 303 卷第 5 期(
doi:10.1038/scientificamerican112010-7hDqwX99Ky0at0vybDhlRa
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