波士顿大学与霍华德·休斯医学研究所的研究人员发现,糖类物质可以诱导休眠状态的细菌苏醒,使其对抗生素更加敏感,从而被有效杀灭。这一发现为治疗慢性或复发性细菌感染提供了新思路,相关成果发表于《自然》杂志。
研究由波士顿大学生物医学工程学教授James Collins领导。Collins是合成生物学创始人之一,在基因调控和抗生素研究领域成果卓著,曾发明振动鞋垫帮助老年人改善平衡。
抗生素耐药性已成为全球公共卫生威胁。据欧盟统计,耐药性每年导致约2.5万人死亡。除了控制抗生素滥用,开发新型抗生素也面临挑战,因为细菌耐药性不断增强。因此,科学家们转向改进现有抗生素的疗效。
本研究发现,代谢刺激物(如葡萄糖和丙酮酸盐)能增强氨基糖苷类抗生素(如庆大霉素)对休眠细菌的杀灭作用。细菌在休眠状态下对压力(包括抗生素)具有抵抗力,这种持留菌的形成常导致感染治疗失败。通过尿路感染小鼠模型,研究人员证实抗生素联合糖类可杀死99.9%的持留菌(大肠杆菌),而单独抗生素治疗无效。值得注意的是,该技术仅对氨基糖苷类抗生素有效,且不同糖类效果各异:例如,只有果糖能杀死金黄色葡萄球菌。目前,研究团队正在探索该方法是否可提高抗结核药物的疗效。
该研究仍处于动物实验阶段,人体应用面临挑战:如何将糖精准送达感染部位?动物实验中,抗生素和糖通过静脉输注,但人体代谢会分解糖类,使其难以到达病灶。若该方法成功转化,未来或无需联合使用多种抗生素或开发新药,即可显著提升杀菌效果。
Collins教授团队此前还通过改造噬菌体增强抗生素效力。实验显示,改造后的噬菌体可恢复沃氟沙星对大肠杆菌的杀菌能力,即使细菌已产生一定耐药性。这表明噬菌体疗法有望复活已失效的抗生素。