近兩年來,新聞源讓我們隨時了解消滅的日常戰(zhàn)斗。因此,很容易忘記還有許多類型的細(xì)菌威脅著人類的健康——我們的生存取決于不斷尋找可以摧毀它們的新抗生素。最近的研究提供了對細(xì)菌對抗生素的復(fù)雜反應(yīng)的重要見解,并開辟了開發(fā)一種新型且更有效的藥物來對抗主要細(xì)菌疾病的可能性。
抗生素分為兩類:殺死細(xì)菌的殺菌藥物和抑菌的藥物。后者破壞細(xì)菌的正常功能,使它們無法再繁殖,讓我們的免疫系統(tǒng)提供最后的致命打擊。這兩種抗生素都將細(xì)菌推向接近死亡狀態(tài),然后才能最終消除。在這種危及生命的壓力下,根據(jù)由 Nathalie Q. Balaban 教授和博士生 Yoav Kaplan 領(lǐng)導(dǎo)的耶路撒冷希伯來大學(xué) (HU) 的研究,當(dāng)細(xì)菌的功能與正常細(xì)菌非常不同時,它們就會進(jìn)入“破壞”狀態(tài)。突破性發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然》雜志上。
當(dāng)壓力消除時,細(xì)菌不會消失并死亡,而是最終恢復(fù)和繁殖——每個細(xì)胞的行為方式與其基因相同的相鄰細(xì)胞不同。當(dāng)處于“破壞”狀態(tài)時,細(xì)菌對我們目前的抗生素庫沒有反應(yīng),這些抗生素僅用于治療處于正常狀態(tài)的細(xì)菌。“處于破壞狀態(tài)的細(xì)菌需要與我們目前的抗生素庫不同的治療方法,”Balaban 分享道。“我們現(xiàn)在開始研究可以在破壞狀態(tài)下?lián)魯〖?xì)菌的新藥理劑。”
雖然細(xì)菌是單細(xì)胞生物,但它們異常復(fù)雜。就像任何生物體內(nèi)的單個細(xì)胞一樣,它們能夠在受到各種壓力時進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。例如,如果您提高溫度,細(xì)菌會產(chǎn)生保護(hù)細(xì)胞免受熱量影響的蛋白質(zhì)。限制它們對營養(yǎng)物質(zhì)的攝入,細(xì)胞就會適應(yīng),這樣細(xì)胞就能在營養(yǎng)物質(zhì)可用時存活并重新生長。許多這些反應(yīng)已經(jīng)過分析,并且細(xì)胞采用的機制已經(jīng)很好地理解了。然而,當(dāng)壓力突然而嚴(yán)重時,這些反應(yīng)不會開始,控制細(xì)胞行為的機制仍然是個謎。
巴拉班的團(tuán)隊此前曾表明,當(dāng)遭受饑餓時,細(xì)菌亞群將進(jìn)入冷凍或休眠狀態(tài),并最終在營養(yǎng)豐富的環(huán)境中完全恢復(fù)并重新生長。這些“持久”細(xì)菌與“耐藥”細(xì)菌非常不同,后者已經(jīng)發(fā)展出一種基因突變,可以阻止它們屈服于特定的抗生素。此外,盡管進(jìn)行了廣泛的研究,但對控制持久性的機制還沒有明確的了解。
為了開發(fā)一個模型來預(yù)測經(jīng)歷劇烈瀕死狀態(tài)的細(xì)菌的行為,Balaban 的團(tuán)隊研究了一種大腸桿菌菌株的單個細(xì)胞的行為,大腸桿菌菌株是實驗室實驗工作中常用的細(xì)菌。這種細(xì)菌的野生變種會導(dǎo)致嚴(yán)重的胃腸道感染,并伴有危及生命的并發(fā)癥。給蓬勃發(fā)展的細(xì)胞注射一劑化學(xué)物質(zhì) (SHX),可立即誘導(dǎo)饑餓。這種急性壓力,就像大劑量的抗生素一樣,不允許細(xì)胞啟動適應(yīng)性反應(yīng)。
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