本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
自从亚历山大·弗莱明于1928年发现并推广青霉素以来,细菌对抗生素产生耐药性的速度一直惊人地快。在许多情况下,甚至在新药上市之前,就能发现潜伏的耐药细菌,这使得耐药性广泛传播只是时间问题。
对多种抗生素具有耐药性的细菌通常被称为“超级细菌”,其中一种特别具有毒性的超级细菌是耐万古霉素的粪肠球菌,简称VRE。VRE是一种肠道细菌,寄生于人类肠道,对包括万古霉素在内的多种抗生素具有耐药性。万古霉素是目前用于治疗其他超级细菌(如MRSA)的更强效抗生素之一。
由于万古霉素耐药性,最常用于治疗VRE的抗生素是一种名为达托霉素的药物。一个令人担忧的进展是,细菌也开始产生达托霉素耐药性,但这并非作为自由生存的耐药菌株出现,而是在抗生素治疗期间实际发生。对达托霉素敏感的细菌患者正在接受这种抗生素治疗,而达托霉素耐药性正在他们体内产生。
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为了试图理解这种耐药性是如何在治疗中产生的,德克萨斯大学健康科学中心的研究人员从一名患者治疗前和治疗后分离出细菌,成功收集到达托霉素敏感菌株(来自治疗前)和达托霉素耐药菌株(来自治疗后)。通过对两种细菌的基因组进行测序,他们可以确定哪些基因发生了变化从而产生耐药性。
研究人员发现,有两个主要基因负责达托霉素耐药性的产生。第一个基因(LiaF,对于对此感兴趣的人来说)影响细胞膜的组成。通过在细胞表面产生更多的正电荷(通过修饰磷脂的组成),细菌可以部分排斥带负电荷的达托霉素,从而使药物更难与细菌细胞表面相互作用。
第二个基因(gdpD)似乎比liaF基因激活稍晚,并且参与细胞膜成分的合成。因此,该基因的激活也会导致细胞壁成分的显著变化,从而阻止达托霉素的进入和激活。这些基因代表对抗生素存在的特定反应还是更普遍的细菌应激反应尚不清楚。
耐药机制的发现不仅具有医学意义,还可以在设计新药或佐剂(添加到药物中以增强其效力的物质)方面发挥作用。对于达托霉素,耐药机制似乎集中在细胞壁周围,以及细胞壁与药物相互作用的方式。对抗生素进行化学修饰可能会产生一种形式的达托霉素,即使对于耐药细胞壁也能够相互作用,从而为对抗VRE超级细菌提供急需的攻击手段。
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参考文献 1 = Arias CA, Panesso D, McGrath DM, Qin X, Mojica MF, Miller C, Diaz L, Tran TT, Rincon S, Barbu EM, Reyes J, Roh JH, Lobos E, Sodergren E, Pasqualini R, Arap W, Quinn JP, Shamoo Y, Murray BE, & Weinstock GM (2011). 肠球菌体内达托霉素耐药性的遗传基础。《新英格兰医学杂志》,365 (10), 892-900 PMID: 21899450