【國際土壤年專題】土壤篩出好東西--新抗生素的發現

實驗所使用的iChip(Ling LL, et al. Nature. 2015 Jan 7. doi: 10.1038/nature14098.)
實驗所使用的iChip(Ling LL, et al.
Nature. 2015 Jan 7. doi: 10.1038/nature14098.)

撰文|黃貞祥

由於好幾十年的抗生素大量使用甚至濫用,篩選出了抗藥性細菌,逐漸成為世界公共衛生的重大危脅,多種抗素性的超級細胞一度讓一些醫院淪為重災區。不過好消息終於到來了!科學家在土壤中發現了一種發泌新抗生素的微生物,能夠對付抗藥性細菌。

新發現的抗生素稱為Teixobactin,由美國波士頓東北大學的Kim Lewis等人篩選出土壤裡能夠消滅競爭者的細菌後發現的。雖然土壤細菌提供了人類多種抗生素,因為它們把抗生素當生化武器來對付競爭者,可是絕大多數土壤中的微生物無法在實驗室裡培養,因此在尋找新藥上還是有很大的困難。大概到了卅年前,實驗室裡就再也沒有培養出能夠產生新抗生素的細菌了,醫學界正面臨著彈盡糧絕的嚴重危機。

他們利用一個方法,讓實驗室中的土壤細菌以為它們還乖乖待在土裡的同時收集它們分泌的抗生素。他們總共篩選了五萬種土壤細菌,收集了了一萬種抗生素,測試它們金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和肺部受結核桿菌 ( Mycobacterium tuberculosis)的效果。他們發現了25種有潛力的新抗生素,其中之一是來自美國緬因州草地土壤的細菌Eleftheria terrae,它生產的Teixobactin會作用在革蘭氏陽性細菌細胞壁的兩種脂肪分子上,甚至還能消滅消滅抗藥性金黃色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus或Multiple-resistant Staphylococcus aureus,簡稱MRSA)和抗藥性肺結核桿菌。他們的發現發表在《自然》(Nature)。

他們利用的技術稱為iChip,土壤用半透膜夾成三明治,接著把裝置埋進土裡,讓環境中某些有助細菌生長的分子從半透膜滲透進去,讓細菌以為它們安然生活在天然的土壤中。利用此方法,他們可以「馴化」一些細菌,讓過去原本在實驗室環境只有1%能夠培養的細菌,現在可以提昇到50%。單單這個技術性突破對微生物學來說就非常重要了。

Teixobactin和過去的抗生素大不相同,因為大部分抗生素對付的是細菌的蛋白質,而蛋白質能夠透過DNA突變而改變來逃過抗生素的魔爪。這個新抗生素的作用機制,使用抗藥性的產生機會變小,因為改變細胞壁的分子會對細菌產生更多問題,更甭提Teixobactin的目標分子有兩個,除非細菌演化出能夠分解它的酵素。美中不足的是,這個新抗生素無法對付會造成肺炎和淋病等的革蘭氏陰性細菌。

Lewis等人發現Teixobactin能把金黃色葡萄球菌和結核菌趕盡殺絕,完全不留任何活口。他們認為,如果使用恰當的話,這個新抗生素預計將能夠在卅年內打遍天下無抗藥性的敵手。

這個抗生素在動物實驗中有效地治癒了小鼠的結核菌與抗藥性葡萄球菌感染,而人類臨床實驗預計在兩年內展開。Lewis等人成立了一家生技公司NovoBiotic Pharmaceuticals來研發新抗生素。他們也希望這個方法也能夠再繼續開發出其他的新抗生素。

原學術論文:Ling LL, et al. A new antibiotic kills pathogens without detectable resistance. Nature. 2015 Jan 7. doi: 10.1038/nature14098. [Epub ahead of print]

參考來源:
DENISE GRADY. New Antibiotic Stirs Hope Against Resistant Bacteria. New York Times. JAN. 7, 2015
Reuters. Scientists find antibiotic that kills bugs without resistance. Jan 7, 2015.
James Gallagher. Antibiotics: US discovery labelled 'game-changer' for medicine. BBC. 7 January 2015.
Kelly Servick. Microbe found in grassy field contains powerful antibiotic. Science News. 7 January 2015.
Jessica Hamzelou. New antibiotic could work for 30 years – if used right. New Scientist.com.  07 January 2015.

 

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