对于严重细菌性感染(肺炎和脑膜炎)的患者而言,抗生素似乎是救命稻草,这种药物对于细菌是致命性的,但有些细菌能够通过衍生出一些耐药机制来对抗这些抗生素的作用;如今科学家们并不清楚细菌如何安全地使用抗生素,近日,一项刊登在国际杂志Nature Chemical Biology上的研究报告中,来自___大学医学院的研究人员就阐明了这一关键过程,相关研究或能帮助研究人员开发新方法来消除陆地和水中的抗生素,环境中抗生素的污染或能促进细菌耐药性的产生,这就会削弱我们治疗细菌性感染的能力。

图片来源:Michael Worful

研究者Gautam Dantas博士表示,十年前我们偶然间发现,细菌可以“吃”抗生素,当时我们比较震惊,如今我们才开始意识到这对于研究细菌对抗生素的耐药性非常重要,如今我们开始研究阐明细菌是如何消耗抗生素的,而且我们也试图寻找多种手段来抑制细菌对抗生素产生耐药性。耐药性是全球面临的一项严重的健康威胁,现代工业和农业的很多做法都使我们周围的环境中充满了一些“活性药物”,这无疑中就加速了细菌抗生素耐药性的增强。

在大量生产抗生素的国家,比如印度和中国等,很作只要工厂会将含有抗生素的废水排入当地的下水道,而在美国,一些农民在动物饲料中添加抗生素来帮助牲畜生长。细菌能够轻松共享它们的遗传物质,因此当抗生素浸润在水和土壤中时,其中生存的细菌就会通过扩散抗生素耐压性基因来产生反应。

博士后研究者Dantas说道,我们想通过研究来理解某些环境细菌如何抵御抗生素并以其为食,文章中我们对四种亲缘关系较远的土壤细菌进行了研究,这些细菌仅靠青霉素就能旺盛生长,随后研究人员发现,当细菌摄入青霉素时,细菌细胞中三组特殊的基因就会被激活,而当细菌摄入糖分时这些基因就会处于失活状态,这三组细菌对应着细菌的三个关键步骤,其能将致命性的药物转化成为丰盛的食物。

所有的细菌都会通过中和抗生素的危险部分来开启这一流程,一旦毒素危害被解除,它们就会将抗生素当做美味并吃掉。理解将抗生素转化成为食物的关键过程或能帮助研究人员对细菌进行工程化操作使其清理被抗生素等药物污染的土壤和水,从而就能有效减缓抗生素的耐药性,然而科学家们对于天然能够摄入抗生素的细菌就非常难以操作了,但一些比较容易“管脚”的细菌,比如大肠杆菌就能够被潜在工程化操作来使其在受污染的土壤和水中摄入抗生素。

研究人员通过研究发现,大肠杆菌有能力在青霉素存在的环境中生存,这种细菌需要糖分,但随着一些遗传修饰和关键蛋白的加入,其在含有青霉素的无糖饮食中也会旺盛繁殖。研究者Crofts说道,随着我们进行一些巧妙的工程化操作,我们或许就能够对细菌进行修饰来破坏环境中的抗生素。

最后研究者表示,任何生物学工程都应该包括一项加速抗生素处理的过程,土壤细菌能有效移除环境中的抗生素,但这个过程非常慢,而且这些细菌无法有效处理制药厂和污水处理设施附近的大量抗生素。研究者Dantas说道,你无法仅仅利用这些土壤细菌来浸泡田地,有效处理田地中大量的抗生素,但目前我们知道这些细菌是如何处理抗生素的,后期我们将会继续深入研究对土壤细菌进行改造,使其更加有效地处理污染环境的抗生素。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Terence S. Crofts, Bin Wang, Aaron Spivak, et al. Shared strategies for β-lactam catabolism in the soil microbiome. Nature Chemical Biology, 2018; DOI: 10.1038/s41589-018-0052-1