Science：重磅！細菌先休眠再快速進(jìn)化產(chǎn)生抗生素耐藥性
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發(fā)布時(shí)間：2017-02-13
抗生素耐藥性是一個(gè)重大的日益嚴重的全球性問(wèn)題。根據世界衛生組織的統計，抗生素耐藥性在世界所有地方上升到危險的高水平，而且新的耐藥性機制出現并且在全球擴散，從而威脅著(zhù)我們治療常見(jiàn)性傳染病的能力。但是這些細菌耐藥性機制是如何發(fā)生的，以及我們是否能夠預測它們的進(jìn)化，仍然在很大程度上是未知的。
科學(xué)家們之前已證實(shí)細菌能夠在抗生素存在下存活下來(lái)的一種方式是進(jìn)化出一種“定時(shí)器（timer）”，從而確保它們在整個(gè)抗生素治療期間保持休眠。但是當它們蘇醒時(shí)，抗生素仍然會(huì )殺死它們，因此一種簡(jiǎn)單的解決方法是更長(cháng)時(shí)間地持續開(kāi)展抗生素治療。
如今，在一項新的研究中，來(lái)自以色列耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的研究人員報道了細菌進(jìn)化出耐藥性的一種令人吃驚的替代性途徑。在進(jìn)化出這種休眠機制后，這些細菌群體隨后能夠比正常時(shí)快20倍地進(jìn)化出耐藥性。因此，繼續服用抗生素并不會(huì )殺死這些細菌。相關(guān)研究結果于2017年2月9日在線(xiàn)發(fā)表在Science期刊上，論文標題為“Antibiotic tolerance facilitates the evolution of resistance”。
為了研究這個(gè)進(jìn)化過(guò)程，由來(lái)自耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)拉卡物理學(xué)研究所的Nathalie Balaban教授和博士生Irit Levin-Reisman領(lǐng)導的一個(gè)研究團隊在實(shí)驗室可控條件下，讓細菌群體接觸日劑量的抗生素直到耐藥性產(chǎn)生。通過(guò)在這個(gè)進(jìn)化過(guò)程中追蹤這些細菌，他們發(fā)現致死性的抗生素劑量產(chǎn)生暫時(shí)休眠的細菌，因此讓它們免受幾種靶向活躍生長(cháng)的細菌的抗生素攻擊。一旦細菌獲得休眠的能力（也被稱(chēng)作“耐受性”），它們快速地獲得耐藥性突變，從而能夠克服這種抗生素治療。
因此，對大多數抗生素治療而言，這些細菌首先進(jìn)化出“休眠”能力，隨后這種“休眠模式”不僅讓它們暫時(shí)地免受這種抗生素的致死作用，而且實(shí)際上作為它們隨后獲得抗性因子的墊腳石。
這些結果表明在重復地接觸高濃度抗生素的情形下，耐受性（tolerance）可能在細菌群體進(jìn)化出耐藥性中發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。關(guān)鍵的因素是鑒于存在大量可能發(fā)生的突變，耐受性因而會(huì )快速地產(chǎn)生；耐藥性和耐受性的組合效應導致在耐受性的基礎上，產(chǎn)生部分耐藥性突變。
這些發(fā)現可能對開(kāi)發(fā)新的抗生素產(chǎn)生重要的影響，這是因為它們提示著(zhù)利用也能夠靶向耐受性細菌的藥物可能會(huì )延遲進(jìn)化出耐藥性。
利用Balaban團隊開(kāi)發(fā)的一種生物物理學(xué)方法揭示抗生素耐藥性的進(jìn)化動(dòng)力學(xué)特征是可能的。該團隊已開(kāi)發(fā)出一種理論模型和計算機模擬而能夠深入地理解觀(guān)察到的耐藥性快速產(chǎn)生背后的原因。（本文轉載于生物谷）
