生物膜根除已經(jīng)開(kāi)始
你聽(tīng)說(shuō)過(guò)生物膜嗎?它們是粘性的膠狀膜,由微生物如細(xì)菌和真菌產(chǎn)生,以便在表面定殖。它們可以在動(dòng)物和植物組織上生長(zhǎng),甚至可以在人體內(nèi)生長(zhǎng)在諸如導(dǎo)管,心臟瓣膜或人工髖關(guān)節(jié)等醫(yī)療設(shè)備上。生物膜保護(hù)微生物免受身體免疫系統(tǒng)的侵害,并增強(qiáng)其對(duì)抗生素的抵抗力。它們是醫(yī)院環(huán)境中患者面臨的最大威脅之一。但有一個(gè)好消息 - 由麥吉爾大學(xué)健康中心研究所(RI-MUHC)和病童醫(yī)院(SickKids)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組開(kāi)發(fā)了一種新型酶技術(shù),可以防止生物膜的形成,也可以打破他們失望了。
最近發(fā)表在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊(PNAS)上的這一發(fā)現(xiàn)為開(kāi)發(fā)治療多種疾病和醫(yī)院獲得性感染(如肺炎,血流和尿路感染)的創(chuàng)新策略創(chuàng)造了一條有希望的途徑。生物膜相關(guān)感染每年造成北美數(shù)千人死亡。它們難以根除,因?yàn)樗鼈兎置谟商欠肿訕?gòu)成的基質(zhì),形成一種作為物理和化學(xué)屏障的裝甲,防止抗生素到達(dá)微生物內(nèi)的目標(biāo)位置。
“我們能夠利用微生物自身的工具來(lái)攻擊和破壞將生物膜固定在一起的糖分子,”該研究的聯(lián)合首席研究員,MUHC的傳染病科主任Don Sheppard博士說(shuō)。來(lái)自RI-MUHC全球健康計(jì)劃的傳染病和免疫科學(xué)家。“我們正在攻擊保護(hù)這些微生物的生物膜,而不是試圖開(kāi)發(fā)針對(duì)單個(gè)微生物的新的個(gè)體'子彈',而是通過(guò)真正地撕下墻來(lái)揭露生活在其后面的微生物。這是解決這個(gè)問(wèn)題的全新策略。 “
這項(xiàng)工作是Sheppard博士團(tuán)隊(duì)與SickKids分子醫(yī)學(xué)項(xiàng)目資深科學(xué)家P. Lynne Howell博士實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家成功合作四年的結(jié)果。他們多年來(lái)一直致力于對(duì)抗生物膜,重點(diǎn)關(guān)注兩種最常見(jiàn)的肺部感染生物:一種叫做銅綠假單胞菌的細(xì)菌和一種叫做煙曲霉的真菌。在患有囊性纖維化等慢性肺病患者中感染這些生物體是藥物治療中的巨大挑戰(zhàn)。
在研究這些生物用于制造生物膜的機(jī)器時(shí),科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了切割糖分子的酶,這些酶將生物膜粘合在一起。“微生物利用這些酶將糖分子轉(zhuǎn)移并切成碎片,以構(gòu)建和重塑生物膜基質(zhì),”謝潑德博士說(shuō),他也是麥吉爾大學(xué)醫(yī)學(xué)與微生物學(xué)和免疫學(xué)系的教授。研究人員發(fā)現(xiàn)了一種利用這些酶降解糖甲的方法,將微生物暴露于抗生素和宿主防御系統(tǒng)。
“我們將這些酶制成生物膜破壞機(jī)器,我們可以在糖分子被發(fā)現(xiàn)的微生物體外使用,”共同研究的作者,Sheppard博士實(shí)驗(yàn)室的博士生Brendan Snarr解釋道。“這些酶會(huì)咀嚼其路徑中的所有糖分子,并且在基質(zhì)被破壞之前不會(huì)停止。”
“以前處理生物膜的嘗試只取得了有限的成功,主要是防止生物膜形成。這些酶是第一種有效根除成熟生物膜的策略,在小鼠感染模型中起作用,”Sheppard博士補(bǔ)充說(shuō)。
“當(dāng)我們從細(xì)菌中提取酶并將其應(yīng)用于真菌時(shí),我們發(fā)現(xiàn)它們以相同的方式在真菌生物膜上起作用;這是令人驚訝的,”該研究的共同主要研究者P. Lynne Howell博士說(shuō)。他也是多倫多大學(xué)生物化學(xué)系的教授。“關(guān)鍵是這種方法可以成為利用微生物自身系統(tǒng)降解生物膜的普遍方式。這對(duì)許多微生物,疾病和感染具有更大的影響。”
“超過(guò)70%的醫(yī)院獲得性感染實(shí)際上與生物膜有關(guān),而我們根本就缺乏治療它們的工具!”謝潑德博士。兩位首席科學(xué)家表示,這種新療法的潛力巨大,他們希望在未來(lái)幾年將其商業(yè)化。
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