對抗抗藥性病原體的斗爭依然激烈。盡管美國疾病控制中心(CDC)2019年發(fā)布的“頂級威脅”報告顯示,與上一份報告(2013年)相比,與耐藥微生物相關(guān)的死亡病例普遍減少,但該機構(gòu)也警告稱,新的耐藥病原體仍在出現(xiàn)。
與此同時,治療由這些細(xì)菌引起的感染的選擇正在減少,這證實了醫(yī)生和科學(xué)家對抗生素時代結(jié)束的擔(dān)憂。
加州大學(xué)圣巴巴拉分校的化學(xué)和生物化學(xué)教授陳依齡說:“我們知道這將是一個長期的問題。”“基本上,一旦發(fā)現(xiàn)青霉素,幾年后,就有報道說有一種耐藥菌?!庇捎谒交蜣D(zhuǎn)移和快速繁殖等因素,革蘭氏陰性菌等生物的進(jìn)化速度比我們生產(chǎn)抗生素控制它們的速度要快。
因此,陳和她的研究團(tuán)隊正在尋找抗生素的替代品,以加大努力防止無法治愈的細(xì)菌感染趨勢。在他們的工作中,研究小組轉(zhuǎn)向噬菌體,這是一種定居在細(xì)菌上的天然病毒。
發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》的論文的作者陳說:“這實際上是它們生長和殺死細(xì)菌的自然功能。通過利用噬菌體駐留在特定細(xì)菌中而不破壞其他微生物群的能力,研究人員可以使用金納米棒和近紅外光的組合來破壞多藥耐藥細(xì)菌,即使沒有抗生素。
陳說,噬菌體療法并不新鮮。事實上,雖然它們在很大程度上被認(rèn)為是抗生素的最后替代品,但它們在和歐洲已經(jīng)使用了大約一個世紀(jì)。噬菌體治療尚未解決的問題之一是噬菌體生物學(xué)特性的不完全表征。由于噬菌體本身的快速進(jìn)化和繁殖以及病毒可能攜帶的潛在毒素,這種生物學(xué)可能會導(dǎo)致意想不到的后果。她補充道,另一個問題是噬菌體療法是否可用。
她說:“很難分析噬菌體療法的效果。”“你可能會看到它完全起作用,也可能會看到它完全失效,但你沒有達(dá)到預(yù)期的劑量反應(yīng)?!?
為了克服這些挑戰(zhàn),陳實驗室開發(fā)了一種控制噬菌體治療的方法。
她解釋說:“我們所做的是將噬菌體與金納米棒結(jié)合起來?!边@些“顯影液”應(yīng)用于哺乳動物細(xì)胞體外培養(yǎng)的細(xì)菌,然后暴露于近紅外光。
陳說:“當(dāng)這些納米棒被光激發(fā)時,它們將光能轉(zhuǎn)化為熱能,這將產(chǎn)生高的局部溫度?!?
熱量足以殺死細(xì)菌和噬菌體,從而防止任何有害的進(jìn)一步進(jìn)化。因此,它是一種靶向噬菌體治療的導(dǎo)彈,劑量也可以控制。實驗室成功消滅了大腸桿菌、銅綠假單胞菌和霍亂弧菌——如果不加以控制,這些人類病原體會引起急性癥狀。他們還能成功地消滅導(dǎo)致植物腐爛的細(xì)菌油菜。
在加州大學(xué)圣巴巴拉分校機械工程師貝絲普魯特的合作下,實驗室確定,盡管細(xì)菌和噬菌體被熱成功破壞,但細(xì)菌生物膜下的哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)物仍有80%以上能夠存活。
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