自從亞歷山大·弗萊明發現產生青黴素的真菌以來，已經過去了八十多年——這一突破最終催生了今天價值數十億美元的抗生素產業。研究人員現在正以新的活力求助於大自然，尋找其他對抗感染的方法。
新抗生素的研發很少，而現有抗生素的過度使用已經產生了致命細菌的耐藥菌株。“我們需要改變我們現在擁有的，” 賓夕法尼亞州科利奇維爾葛蘭素史克抗菌藥物藥物化學主管斯蒂芬·貝克說。
貝克將於6月2日在路易斯安那州新奧爾良舉行的美國微生物學會年會上談論抗生素的一些替代品。以下是科學家們正在探索的一些療法。
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細菌會引起感染，但有些細菌也可以透過捕食其他微生物來對抗感染。一些研究人員開始在動物模型和細胞培養物中測試這些捕食性細菌。
最著名的物種，噬菌蛭弧菌 Bdellovibrio bacteriovorus，存在於土壤中。它透過將自身嵌入宿主內外細胞膜之間來攻擊獵物細菌，並開始生長絲狀物並複製。“這就像走進一家餐館，鎖上門，然後開始狼吞虎嚥，” 新澤西州紐瓦克羅格斯大學的細菌學家丹尼爾·卡杜裡說。宿主細菌最終會爆炸，並將更多的噬菌蛭弧菌 B. bacteriovorus 釋放到環境中。
卡杜裡和其他人也在研究捕食性細菌綠膿微 Vibrio Micavibrio aeruginosavorus 的治療潛力。一個團隊已經對腸道細菌大腸桿菌 Escherichia coli 進行了基因改造，使其產生肽，殺死銅綠假單胞菌 Pseudomonas aeruginosa，這是一種引起肺炎的微生物。
這項初步研究正在引起關注。美國國防高階研究計劃局的病原體捕食者計劃旨在治療在戰場上感染計程車兵，本週宣佈向研究捕食性細菌的團隊提供近 1600 萬美元的研究經費。
抗菌肽
植物、動物和真菌具有截然不同的免疫系統，但都會產生肽——即可以破壞細菌的小蛋白質。來自兩棲動物和爬行動物等對感染具有異常抵抗力的生物的肽，可能會產生新的療法。
已經從青蛙、鱷魚和眼鏡蛇等動物身上分離出具有抗菌活性的肽，其中一些似乎在上皮細胞培養物中有效，並且可以治癒小鼠的傷口。這些肽可以被修飾以提高其效力，並且有幾種肽正在臨床試驗中。其中一種名為 pexiganan 的肽，基於青蛙皮膚中的肽，目前正處於 III 期臨床試驗階段，用於治療糖尿病足潰瘍。
但是合成這種分子可能很昂貴，這是科學家們必須克服的障礙，才能將新的肽類藥物推向市場。
噬菌體
在所有抗生素替代品中，噬菌體——攻擊細菌的病毒——在臨床上的使用時間最長。蘇聯科學家在 20 世紀 20 年代開始開發噬菌體療法，前蘇聯國家繼續保持這一傳統。
噬菌體比抗生素有幾個優點。每種型別只攻擊一種細菌，因此治療不會損害無害（或有益）的細菌。而且由於噬菌體在自然界中含量豐富，研究人員可以隨時找到替代品，以應對細菌進化產生的任何耐藥治療菌株。
喬治亞第比利斯埃利亞瓦研究所科學委員會負責人姆齊亞·庫塔特拉澤表示，抗生素耐藥性正在推動更多西方患者前往東歐的噬菌體治療診所。美國馬里蘭州貝塞斯達國家過敏和傳染病研究所現在將噬菌體列為解決抗生素危機的研究優先事項。一個歐洲中心聯盟計劃今年夏天開始一項噬菌體治療燒傷相關感染的臨床試驗。
基因編輯酶
CRISPR 是一種基因編輯技術，它在科學界引起了轟動，它的基礎是許多細菌用來保護自己免受噬菌體攻擊的策略。研究人員正在將該系統反過來利用，讓細菌自我殺死。
通常，細菌透過生成與外來物中的特定基因序列匹配的短 RNA 序列來檢測和破壞噬菌體等入侵者。這個 RNA 片段引導一種名為 Cas9 的酶，透過切割入侵者的 DNA 來殺死它。
科學家們現在正在設計 CRISPR 序列，以靶向特定細菌的基因組，有些人正將他們的 CRISPR 殺傷開關瞄準賦予抗生素耐藥性的細菌基因。
金屬
銅和銀等金屬是最古老的抗菌劑。公元前四世紀，希波克拉底就提倡使用金屬治療傷口，更早的時候，古代波斯國王就用金屬對食物和水進行消毒。直到現在，研究人員才開始瞭解金屬如何殺死細菌。
一些研究小組正在探索使用金屬奈米顆粒作為抗菌治療方法，儘管在人體方面進行的研究很少。由於金屬會在體內積聚並且可能具有劇毒，因此它們的使用可能主要限於治療皮膚感染的區域性藥膏。
一個例外是鎵，它對誤認為它是鐵的細菌有毒，但對人體來說足夠安全，可以作為肺部感染的靜脈注射治療進行測試。今年夏天，西雅圖華盛頓大學的研究人員將開始對 120 名囊性纖維化患者進行鎵的 II 期臨床試驗。初步研究發現，該金屬在分解肺部微生物生物膜和改善患者呼吸方面取得了一定的成功。
本文經許可轉載，於 2015 年 5 月 27 日首次發表。