青霉素发现者:亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)| Wikimedia Commons
然而 , 致病菌也随即发起反抗 。 金黄色葡萄球菌率先扛起了耐受抗生素的大旗——几乎与抗生素应用于临床同时 , 医院中就发现了耐受青霉素的金黄色葡萄球菌 。
不仅如此 , 金黄色葡萄球菌还会慷慨地将耐抗生素的基因传递给其他同类或不同类的细菌 。 时至今日 , 在医院中分离得到的金黄色葡萄球菌中超过90%都具有青霉素的耐受性 , 而其他细菌的青霉素耐受性亦十分普遍 。 这也是为何现在医院中已很少使用青霉素的一个重要原因 。
细菌通过发朋友圈基因水平转移来共享耐药基因 | Yuki小柒
自青霉素之后 , 人类开发了数千种或在临床或在畜牧生产中使用的抗生素 , 然而细菌也没闲着 , 在一种新抗生素应用一段时间后 , 我们总能发现携带了新抗生素耐受基因的细菌 。 就连抗生素中的终极大招—万古霉素、达托霉素、利奈唑胺也已不能保证能100%杀死所有的金黄色葡萄球菌 。
另辟蹊径:用CRISPR来杀菌
为了防止未来“无药可用”的现象发生 , 人们开始另辟蹊径来对付耐药菌 。
CRISPR技术在当下可谓基因编辑领域的当红宠儿 。 CRISPR系统是来自于细菌的一套免疫系统 , 用来切断外源入侵细菌的噬菌体或质粒或其他DNA片段 , 保护自身DNA的完整 。 但若人为设计一段具有自靶向能力的CRISPR RNA转入细菌中 , 细菌便会敌我不分 , 切断自己的基因组DNA 。
CRISPR-Cas9的原理示意图 | jhu
在真核生物细胞中进行基因编辑时 , 通过CRISPR RNA的引导 , Cas蛋白能够切断DNA , 当不提供用于修复断裂的供体DNA时 , 真核生物细胞中有一套应急的DNA修复机制 , 称为非同源末端重组(Non-homologous end joining, NHEJ) , 能够快速将断裂处修复 。 然而 , 绝大部分的细菌并没有像真核细胞一样具有非同源末端重组的快速应急修复系统 , 断掉的DNA不能自己连起来 , 细菌也就因此死掉了 。
用CRISPR系统杀菌的最大优势是可以“定向打击” , 人们可以根据病原菌的特异性基因设计只杀病原菌的武器 , 而不会误伤对人有益的其他共生细菌 。 这就避免了抗生素那种“无差别轰炸”的模式 , 保护了人体内的共生菌 。
“黄金甲”太强 , 不如给它漂个白?
前面说过 , 葡萄球菌黄素具有抗氧化的作用 , 能抵抗宿主各类活性氧防御 。 那么 , 如果想办法去掉这层“黄金甲” , 会发生什么呢?近期发表在《尖端科学》(Advanced Science)杂志上的一项研究显示 , 给“金葡萄”漂白后 , 它们会明显变弱 。
波士顿大学的研究团队正在对金黄色葡萄球菌进行“漂白”处理 | BU
这组来自波士顿大学的研究团队对金黄色葡萄球菌进行显微观察时 , 发现使用特定波长(450-470nm)的蓝光照射金黄色葡萄球菌时会发生光漂白现象 。 而这种光漂白现象的出现意味着葡萄球菌黄素的降解 。
蓝光使葡萄球菌黄素降解 | 参考文献1
研究者们后来发现 , 这种蓝光不仅可以降解金黄色葡萄球菌细胞膜上的葡萄球菌黄素 , 让它们丢掉“黄金甲” , 还会在细胞膜上留下临时的孔洞 , 使其在短时间内“门户大开” 。
丢盔卸甲的金黄色葡萄球菌 , 不再“百药不侵” , 这时若配合过氧化氢 , 则能够比抗生素更加有效地杀死它们 。 研究者们已经通过试验证明 , 这种漂白+趁虚而入的方法可以杀死99.9%的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA) , 还能够加速感染MRSA小鼠皮肤伤口的愈合 。
这项研究为治疗抗药性金黄色葡萄球菌导致的感染疾病 , 提供了一种崭新的手段 , 它只对葡萄球菌黄素奏效 , 不容易让细菌产生耐受性 , 治疗过程也不会给患者造成创伤 。 论文作者Jie Hui表示:“这种激光照射不会给人体带来痛觉 , 非常适合临床应用 。 ”
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