道高一尺,魔高一丈。越来越多的病原体开始产生抗生素抗性,甚至出现了一些令人类束手无策的病菌,例如耐药性“超级细菌”。世界卫生组织(WHO)将病原体耐药性的迅速扩增归结于抗生素滥用。在2010年,大概有近50万人受到一种耐药性肺结核感染,最终有三分之一的患者死亡。世卫总干事陈冯富珍指出,必须尽快采取措施,否则将很难整治大量频繁发生的病菌感染。
对此,位于德国莱比锡的夫琅禾费研究所细胞疗法及免疫分支研究机构(Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology IZI)的研究学者们发现了现有抗生素的替代品:抗菌多肽(antimicrobial peptide)。同抗生素一样,抗菌多肽同样具有对抗病原体的能力。
夫琅禾费的分组管理者阿德里安·舒伯特(Andreas Schubert)博士说:“我们已经确认了20种可以杀死大多数微生物的氨基酸短链,包括霉菌、酵母菌和霉菌,以及变异链球菌(Streptococcus mutans)这样的致病菌(变异链球菌存在于口腔中,是产生龋齿的原因)。即使像金黄色葡萄球菌这样具有抗性的病原体也不会对其免疫,我们的实验表明,它对金黄色葡萄球菌的生长有显著的抑制作用。”
研究学者们从熟知的细菌及真菌多肽合成变种长链——主要为长度少于20个氨基酸的多肽链,并在实验室里对各种微生物进行测试。例如,他们将腐烂菌和人工抗菌多肽共同培养一小时。这种人工抗菌多肽含有阳离子氨基酸片段,它能够结合并穿透阴性细菌细胞膜。
研究学者将病原体的存活程度和无多肽的对照组相比,结果显示,抗菌多肽需要时间释放杀菌功效,传统抗生素需要10µM(浓度单位,微摩尔每升)的浓度杀死细菌,抗菌多肽只需传统抗生素浓度的1/10。多肽光谱测试表明,不仅含有细菌及霉菌,还包括脂类膜病毒。另外,测试结果表明这种抗菌多肽对健康的人体细胞无害。
这些抗菌多肽对于食品产业也有助益——细菌污染同样给食品业造成巨大的损失及影响,例如新鲜的蔬菜易被酵母菌和霉菌污染,如果在生产过程中加入抗菌多肽,这些食品的存放时间将被大大延长。舒伯特博士说:“在测试中,短链多肽并无过敏风险,因此十分具备食品添加的可能。”德国马格德堡的一家公司ÖHMI Analytic GmbH正计划携手实验室将这种多肽投放到蔬菜培育中,研究学者们也在考虑抗菌多肽的各种应用性,甚至将其大规模产业化,例如无菌水等。
谁能替代抗生素?
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