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抗生素激戰超級惡菌

Updated: Apr 10, 2019

細菌學家弗萊明(Alexander Fleming)於1928年發現常見霉菌 -- 青黴菌(Penicillium)有殺菌作用,並將這個​​天然抗菌物質定名為盤尼西林(Penicillin)。但是他在實驗遇到一點阻滯,缺乏提純盤尼西林的方法,使研究無法取得突破。直到上世紀40年代,牛津大學弗洛里(Howard Florey)和柴恩(Ernst Chain)的團隊研究盤尼西林的醫療用途,並發現它的化學結構,最終可提煉出我們今天還在用的抗生素,三位學者也為此共同獲得了1945年的諾貝爾醫學獎。


抗生素抗藥性早在1940年代便發現,弗萊明在諾貝爾獎獲獎演講中警告:「在實驗室中,如果盤尼西林濃度不足以殺死微生物,便很容易令它們產生抗藥性。我們身體中偶爾也會發生着同樣事情。他日當人人可在藥房買到盤尼西林時,那麼,某些無知的人可能自己用藥不足,使身體中的細菌演變成抗藥性……」[1]。在接下來的幾十年,也如弗萊明預料,濫用抗生素助長抗藥細菌繁殖。美國疾病管制與預防中心 (CDC) 網頁[2],就介紹了抗藥細菌如何在社區散播。

細菌適應力讓它快速演化出抗藥性,越戰越強打敗人類。再多新藥物也只會令惡菌加速產生。我們必須找出全新的戰略來對付超級細菌。最近美國有科學家就利用了光激活半導體納米粒子,干擾細菌細胞的代謝來降低它的抗藥能力。原理就如將「很打得」的超重量級拳王降級,原先已失效,只屬超蠅量級的抗生素則化身為「神奇小子」,以一招連續左右猛擊,撃倒被降級的超級細菌了。

這次科學家運用了非傳統戰術,沒有用新型武器去直接打細菌,而是利用碲化鎘(CdTe)納米粒子,這種半導體的特性是被光照射時會釋出電子,在細菌的周圍產生自由基(free radical)超氧化物(superoxide)。上回筆者將惡菌比喻為「細菌城堡」,而超氧離子就像突襲「惡菌城」的游擊隊,跑進城堡裏四處搗亂。惡菌頓時「火燒後欄」,急需處理這一大群激進的游擊隊員,將所有資源調動去阻止有害的超氧離子破壞細胞內部,本來守衛城牆的士兵都忙著在城內撲火。這個時候,原先已失效的抗生素又能輕易地攻破城牆,殺死惡菌了。

科羅拉多大學波德分校(CU Boulder)的研究團隊測試了CdTe納米粒子與傳統抗生素合併使用時的表現,並發現光激活的超氧化物與抗生素之間會產生協同效應,威力比只用抗生素強1000倍!令傳統藥物再次發揮效力,殺死大腸桿菌 (Escherichia coli)、沙門氏菌 (Salmonella enterica) 和克雷伯氏肺炎桿菌 (Klebsiella pneumoniae) 等超級細菌[3]。這個靠自由基聲東擊西的戰略無疑是一個對付惡菌的新希望。實驗中激活納米粒子時用的綠光也成為了人類逆轉勝惡菌的「曙光」。但這也是個缺點,因為光線只能穿透入皮膚幾毫米,所以CdTe納米粒子暫時只可以醫治皮膚感染。研究人員正研製能以紅外線激活的納米粒子,期望可以醫治更深層組織和骨骼的感染。

即使將來這研究成功了,但也預料到細菌是不斷演化出新的適應力。只要有足夠時間,它們有可能找到抵抗超氧化物的方法,向我們作出更大反擊。人類與細菌間的激戰沒完沒了⋯⋯

資料來源

  1. Sir Alexander Fleming - Nobel Lecture: Penicillin

  2. Examples of How Antibiotic Resistance Spreads: 美國CDC網站

  3. Potentiating antibiotics in drug-resistant clinical isolates via stimuli-activated superoxide generation: 研究報告


#抗藥性 #抗生素 #超級細菌

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