Science：想快速形成抗药性？细菌说“容我睡一觉”
2017-02-14 佚名 生物探索
近年来，“超级细菌”的事件多有报道。抗生素的未合理使用导致细菌抗药性问题越渐严峻，已经成为全球范围内急需解决的医疗难题。某种程度上讲，抗菌素耐药是一种不可避免的自然过程。但是长期过度使用抗生素、缺乏高质量药物等因素大大加快了这一进程。除了研发更有效的抗菌药物，科学家们还在试图弄清楚细菌抗药性形成的机制。2月9日，《Science》期刊发表文章揭示了细菌抗药性形成的关键机制。当接触多次、高致死量抗生
近年来，“超级细菌”的事件多有报道。抗生素的未合理使用导致细菌抗药性问题越渐严峻，已经成为全球范围内急需解决的医疗难题。某种程度上讲，抗菌素耐药是一种不可避免的自然过程。但是长期过度使用抗生素、缺乏高质量药物等因素大大加快了这一进程。除了研发更有效的抗菌药物，科学家们还在试图弄清楚细菌抗药性形成的机制。
2月9日，《Science》期刊发表文章揭示了细菌抗药性形成的关键机制。当接触多次、高致死量抗生素，细菌会以“休眠”的方式暂时性躲避抗生素的攻击，从而形成耐药性（tolerance）。更重要的是，暂时性休眠阶段，细菌会快速累积抵抗抗生素的基因突变，最终形成抗药性（resistance）。
这是细菌抗药性形成机理的最新发现。科学家们相信，解决抗生素耐药性问题迫在眉睫，而抗药性进化史的挖掘有助于新型抗生素的研发。
细菌启动“休眠”，暂时性忍耐抗生素
先前的研究表明，细菌耐药性的形成方式之一是进化出一个“计时器”，促使细菌进入休眠状态，从而忍受抗生素的攻击。但是一旦细菌苏醒，抗生素依然能够消灭它们。所以科学家们曾以为，最简单的应对方法是延长抗生素治疗时间，熬过细菌的休眠时间。
但是，来自于耶路撒冷希伯来大学的研究团队却发现了细菌睡觉背后的巨大秘密。事实上，细菌休眠类似于“闭关修炼”，在此期间它们会快速累积抵抗抗生素的基因突变，且速度是清醒阶段的20倍。这无疑大大加快了抗药性的形成，从而迫使抗生素治疗失效。
为了弄清楚细菌进化过程，耶路撒冷希伯来大学拉卡物理研究所的Nathalie Balaban教授带领一群生物物理学家及其博士生Irit Levin-Reisman进行了一系列研究工作。他们在实验室可控条件下，每日使用固定剂量的抗生素处理细菌，直至它们形成耐药性。在这一过程中，研究人员对细菌进行追踪分析。
研究团队发现，多次、高剂量抗生素处理细菌，会促使它们休眠，从而躲避抑制它们生长的抗生素。更重要的是，一旦细菌进入休眠状态，它们会获得耐药性（tolerance），并且在此期间快速累积抵抗抗生素的基因突变，最终形成抗药性（Resistance）。
“耐药性”助力“抗药性”
研究人员强调，耐药性是细菌形成抗药性的关键“铺垫”。休眠阶段（即耐药阶段），细菌基因组发生大量突变，加快了抗药性的形成。细菌休眠不仅仅暂时性躲避了药物的攻击，还能促使细菌从耐药性 “快速升级”至抗药性阶段。
这一最新发现有望给新抗生素的研发提供指示，科学家们可以研发出靶向耐药性细菌的抗生素，从而延缓抗药性的形成过程。
原始出处：
Irit Levin-Reisman， Irine Ronin， Orit Gefen， Ilan Braniss， Noam Shoresh， Nathalie Q. Balaban. Antibiotic tolerance facilitates the evolution of resistance. Science， 2017； eaaj2191 DOI： 10.1126/science.aaj2191
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