【免疫研究】遠在天邊近在「鼻」前:超級細菌的天敵找到了!

■有「超級細菌」之稱的耐藥性金黃色葡萄球菌,讓醫療界滿頭包了五十年之後,被德國科學家找到可以收伏它的抗生素了!科學家在哪裡找到這神奇法寶的呢?就在大家的眼皮底下…我們的鼻腔內!

fig撰文|駱宛琳

對醫療界來說,抗生素用藥能不能有新血加入,實在是讓人望穿秋水。而好不容易找到的新抗生素是不是能夠真的針對那些多重抗藥性細菌來個下馬威,也像是瞎雞吃食——全憑運氣。

但真是如此嗎?還是我們一直沒有想到一個好的策略呢?

多重抗藥性細菌顧名思義,就是對許多種不同的抗生素都已經有抗藥性的細菌,使得病人在感染之後,陷入千金難買藥有效的窘況。其中,最惡名昭彰的多重抗藥性細菌有:抗萬古黴素腸道鏈球菌、對第三代頭芽孢菌素有抵抗力的革蘭氏陰性菌,還有常被稱作「超級細菌」的抗甲氧苯青黴素金黃色葡萄球菌(methicillin-resistant S. aureus,簡寫做MRSA,或稱作耐藥性金黃色葡萄球菌)。

雖然大家對抗生素的正確用藥知識愈來愈明瞭,但隨著許多抗生素都逐漸失去效力,多重抗藥性細菌的適應力也道高一尺魔高一丈。許多健康人身上的正常微生物菌叢,也都悄悄潛伏著這些細菌的蹤跡,而全身性細菌感染的患者,有很大一部分是被自己體內原本就有的菌叢所感染。所以,如果體內本來就有多重抗藥性細菌,自然在身體狀況比較不好的時候,像是手術、免疫力低下、或是遭受到嚴重創傷的時候,就會增加被多重抗藥性細菌入侵而引起嚴重感染的風險。

以金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)為例,大約有百分之三十的健康人身上可以發現此菌的蹤跡;而據估計大概每一百個人裡面,有兩個人身上可能帶有耐藥性的金黃色葡萄球菌。金黃色葡萄球菌大部分存在於鼻腔內,是伺機性病原菌,在少數的例子裡,可能會造成病患嚴重感染,像是敗血症、心內膜炎。

那如果金黃色葡萄球菌可以存在於三分之一的人類身上,為什麼其他百分之七十的健康人鼻腔內沒有被金黃色葡萄球菌所攻陷呢?

德國杜賓根大學的Andreas Peschel教授,對這個問題很感興趣。他一剛開始的時候,並沒有想要找到能殺死「超級細菌」的抗生素。他只想研究金黃色葡萄球菌是如何在人體鼻腔內悠然度日的。而為了研究其生存調控機轉,他決定從其潛在競爭者開始著手。

Peschel研究團隊於是從37位健康人身上收集鼻腔分泌物檢體,分離出近九十種不同的葡萄球菌屬(Staphylococcus)菌株。接著,把這九十幾種菌株,分別跟金黃色葡萄球菌 (S. aureus)一起塗在培養基上,然後看是否有哪一株特別的菌種,可以跟金黃色葡萄球菌分庭抗禮。神奇的是,金黃色葡萄球菌的天敵,還真被找到了!

Peschel實驗室發現里昂葡萄球菌(S. lugdunensis)可以完全殺死金黃色葡萄球菌,把金黃色球菌分解掉。當研究團隊進一步利用現有的里昂葡萄球菌資料庫,讓帶有單一基因缺陷的里昂葡萄球菌,分別和金黃色葡萄球菌養在一起,他們成功找到里昂葡萄球菌「天生殺手」的秘密:原來里昂葡萄球菌能夠製造一種特別的抗生素,可以有效的抑制金黃色葡萄球菌的生長。於是,研究人員將這個新的抗生素命名為「lugdunin」。

新抗生素lugdunin可以讓金黃色葡萄球菌無法合成新的DNA、無法合成RNA、無法製造蛋白質,也無法製造細胞壁前驅物,同時抑制了細菌四個主要生理代謝途徑。這「四」管齊下的殺菌招數,讓金黃色葡萄球菌完全斃命:即使之後再把金黃色葡萄球菌從含有lugdunin的培養基裡分離出來,也已回天乏術。

實驗人員讓皮膚感染金黃色葡萄球菌的小鼠接受含有lugdunin軟膏的治療,成功治癒了感染的老鼠,也沒有觀察到副作用。他們接著利用含有lugdunin的鼻腔噴霧,也成功在棉鼠身上抑制了金黃色葡萄球菌的生長。

而且,即使將金黃色葡萄球菌養在微量、未達殺菌濃度的lugdunin裡,養了三十代之後,金黃色葡萄球菌也沒有發展出抗藥性。相較於養在立汎黴素(rifampicin)裡的金黃色葡萄球菌,只要幾天的功夫就能夠產生抗藥性,lugdunin的威力讓人期待!更棒的是,lugdunin對其他種多重抗藥性細菌也有功效,像是抗萬古黴素腸道鏈球菌,也是lugdunin的手下敗將。

接下來研究人員的新任務,就是看看可不可以讓lugdunin用在全身性感染上了。畢竟,lugdunin效果太強大,根據其可以同時抑制細菌內這麼多種生理代謝途徑來推斷,lugdunin大概是屬於作用於細胞膜上的抗生素種類。而通常,這類抗生素也會影響到哺乳類動物的細胞膜而造成毒性。因此,雖然Peschel實驗室的新研究讓我們看到一線曙光,要等到太陽完全出來,還是有一段路要走呢!

原始論文:
Zipperer A, et al. Human commensals producing a novel antibiotic impair pathogen colonization. Nature. 2016 Jul 27;535(7613):511-6. doi: 10.1038/nature18634.

參考資料:

  1. Lewis K, Strandwitz P, et al. Antibiotics right under our nose. Nature. 2016 Jul 27;535(7613):501-2. doi: 10.1038/535501a.
  2. Nowogrodzki A. The nose knows how to kill MRSA. Nature News & Comment. July 27 2016.
  3. Kommineni S, et al. Bacteriocin production augments niche competition by enterococci in the mammalian gastrointestinal tract. Nature. 2015 Oct 29;526(7575):719-22. doi: 10.1038/nature15524. Epub 2015 Oct 19.
  4. Laxminarayan, R. et al. Antibiotic resistance—the need for global solutions. Lancet Infect. Dis. 13, 1057–1098 (2013)
  5. Bierbaum, G. & Sahl, H. G. The search for new anti-infective drugs: untapped resources and strategies. Int. J. Med. Microbiol. 304, 1–2 (2014)

 

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