阅读这个故事时,您将学到以下内容:
- 近一个世纪以来,抗生素拯救了无数生命,但抗微生物耐药菌(或超级细菌)的出现迫使公共卫生官员进行调整。
- 一个可能的解决方案是一个古老的方法——设计噬菌体,简称噬菌体,以攻击危及生命的细菌。
- 一项新研究仔细检查了噬菌体与细菌之间的相互作用,并发现了一个关键蛋白,这可能为提升噬菌体疗法的有效性铺平道路。
世界上第一个抗生素的发现是科学史上最著名的故事之一。但很少有人意识到,亚历山大·弗莱明偶然发现青霉素是在另一种常用抗菌治疗——一种被称为“噬菌体”或简单称为噬菌体的技术——出现十多年后。
噬菌体是在1915年第一次世界大战期间被发现的,它们以类似抗生素的方式攻击那些麻烦的细菌,但机制不同。噬菌体并不是直接杀死或减少广谱细菌的生长,而是利用病毒攻击特定的细菌,然后寄生于细胞。这最终通过细胞溶解的方式摧毁细菌。
尽管噬菌体在20世纪初是有效的治疗方法,但抗生素最终被证明更为方便,因为它们可以针对广泛的细菌。
但在接下来的一个世纪里,一些细菌已经发展出强大的抗生素耐药性,使抗生素的效果变差。世界卫生组织(WHO)对此威胁非常关注,预计到2050年,每年可能会有1000万人死于抗微生物耐药(AMR)生物。
现在,发表在期刊Cell Reports上的一项新研究正在更深入地探讨噬菌体及其如何帮助对抗抗微生物耐药(AMR)生物体。然而,需要注意的是,噬菌体也可能会受到细菌令人印象深刻的抗微生物防御机制的影响。例如,当噬菌体病毒试图接管细胞的机器以繁殖更多病毒时,细菌实际上可以切割掉噬菌体DNA或剥离复制所需的基本遗传物质。
这项新研究——由墨尔本大学和以色列希伯来大学的科学家们领导——试图理解这种戏剧性的、像是“弹射按钮”般的生存策略。通过使用细菌遗传学、荧光显微镜和高分辨率冷冻电子断层扫描,科学家们发现了一种名为“YjbH”的奇怪的字母汤名称的细菌蛋白质。根据作者的说法,这种分子充当“传感器蛋白”,可以防止噬菌体感染邻近细胞。
这启动了包围细胞的膜的收缩,然后切断感染部分,有点像截肢坏死的肢体。这将病毒感染困在一个孤立的隔间内,没有必要的机器来复制。作者指出,这标志着首次发现这种“抗噬菌体防御系统”。
现在研究人员了解了敌人,他们可以研究利用它的方法,可能通过创造一种化合物来抑制细菌在细胞受到攻击时感知噬菌体的能力。
利用噬菌体来对抗日益增长的抗药性微生物的想法并不是新鲜事。耶鲁医学院拥有一个“噬菌体库”,里面充满了潜在的噬菌体治疗候选者。为了治疗抗药性感染,科学家可以测试患者提供的细菌样本,并参考该库找到最佳的抗细菌候选者。然后可以通过吸入、注射或口服的方式给药。科学家们还在研究人工智能如何通过对噬菌体与宿主相互作用的广泛分析来优化噬菌体治疗研究。
一个多世纪以来,抗生素帮助保持了世界的安全与健康,但随着致病细菌的进化,现代医学也需要进化。这可能需要回顾过去。
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