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      物理學(xué)家確定致命細(xì)菌用來抵御抗生素的簡單機制
      
			
      
				2019-02-22 10:16:43
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      麥克馬斯特大學(xué)的物理學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了一種可能致命的細(xì)菌用于抵御抗生素的簡單機制，這一發(fā)現(xiàn)為細(xì)菌如何在前所未有的細(xì)節(jié)水平上適應(yīng)和表現(xiàn)提供了新的見解。今天在“ 自然通訊生物學(xué) ”雜志上發(fā)表的研究結(jié)果可能會對抗全球抗生素耐藥性的斗爭產(chǎn)生影響，從而能夠設(shè)計出更好，更有效的抗感染藥物。
      

      物理學(xué)家確定致命細(xì)菌用來抵御抗生素的簡單機制
      

      “有很多很多細(xì)菌，有很多抗生素，但通過提出適用于其中許多抗生素的基本模型，我們可以更好地了解如何更好地解決和預(yù)測抗藥性，”MaikelRheinstädter說。麥克馬斯特大學(xué)物理與天文系教授，該研究的主要作者。
      

      研究人員研究了細(xì)菌膜如何與抗生素多粘菌素B(PmB)相互作用，后者常用于治療尿路感染，腦膜炎，血液和眼部感染。
      

      他們專注于PmB，因為它曾被認(rèn)為是同類藥物中最強的藥物，是醫(yī)生們在沒有其他工作時的最后一道防線。這種故障安全狀態(tài)在2016年受到質(zhì)疑，當(dāng)時中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種允許細(xì)菌甚至對多粘菌素產(chǎn)生抗性的基因。
      

      “我們想知道這種細(xì)菌是如何在這種特殊情況下停止使用這種藥物的，”健康科學(xué)本科生和該研究的第一作者Adree Khondker說。“如果我們能夠理解，我們可以設(shè)計出更好的抗生素。”采用物理學(xué)家通常用于材料研究的技術(shù)，該團隊使用高度專業(yè)化的設(shè)備深入細(xì)菌膜，捕獲分辨率非常高的圖像，可以看到人體頭發(fā)寬度的1 / 1,000,000寬度的單個分子。
      

      “如果你服用細(xì)菌細(xì)胞并添加這種藥物，就會在墻壁上形成洞，就像打孔器一樣，殺死細(xì)胞。但是關(guān)于這些洞是如何形成的，首先就存在很多爭論。” Khondker解釋道。
      

      當(dāng)這些抗生素正常工作時，研究人員知道物理學(xué)的基本定律適用：因為藥物帶正電，它會被帶負(fù)電的細(xì)菌所吸引。同時，細(xì)菌膜在試圖排斥藥物時采用排斥力。
      

      通過成像和模擬，研究人員確定了抗生素的哪一部分進入膜，它進入的位置以及它進入的深度。他們在實驗室中使用高端游戲計算機在微秒時間尺度上模擬這些過程。
      

      他們確定，當(dāng)細(xì)菌變得耐藥時，其膜更加僵硬，電荷更弱，使其對藥物的吸引力更小，更難以滲透。“對于這種藥物來說，就像從切割Jello到切割巖石一樣。” Khondker說。
      

      “對這種機制有很多猜測，”Rheinstädter說。“但我們第一次證明膜更堅硬，而且過程變慢。”
      

      世界衛(wèi)生組織(WHO)認(rèn)為抗菌藥物耐藥性問題是對公眾健康構(gòu)成的全球性威脅，威脅著我們治療常見傳染病的能力，導(dǎo)致長期疾病，殘疾和死亡。全世界估計每年有70,000人死于抗藥性細(xì)菌感染，艾滋病毒/艾滋病，肺結(jié)核和瘧疾。
      

      專家警告說，到2050年，全球每年的死亡人數(shù)將飆升至1000萬。
      
			

			
        
      
			
      
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