千年古方瘫痪超级细菌:多靶点复方改写抗生素研发

千年古方瘫痪超级细菌:多靶点复方改写抗生素研发

科学健康

数据源:Science News + mSphere

平时因皮肤发炎去医院,医生常会开盒消炎药。大部分人服药几天后就能痊愈。但如果有一天消炎药通通失效呢?微小的伤口也可能演变成致命感染。

细菌耐药造成的感染,每年直接导致超过 100 万人死亡。2021 年全球有 471 万人因耐药菌丧命。这相当于一年内消失了一整座大城市的人口。医学界预测,从 2025 年到 2050 年,累计可能有近 1.7 亿人死于耐药感染。这相当于把两个大国的人口总和推向危局。

面对日益猖獗的超级细菌,科学家转向 10 世纪的古老医书寻找解法。一本保存于大英图书馆的古代手稿,带来了新的启发。

科学家在大英图书馆复原千年古方

大英图书馆藏有一本中世纪羊皮纸抄本《鲍尔德医学书》(Bald’s Leechbook)。书中记载了一道治眼疾的古老配方:取等量大蒜和洋葱切碎,加入葡萄酒与牛胆汁。将混合物装入黄铜容器静置 9 天。9 天沉淀给天然成分在铜离子催化下发生化学反应留足了时间。

Bald's Leechbook 古抄本书页 图:Bald’s Leechbook 古抄本书页,写于 10 世纪的医书原文。来源:Science News / The British Library Board

这道偏方混杂着厨房食材与巫术色彩,最初并未受到重视。直到英国华威大学(University of Warwick)的弗雷亚·哈里森(Freya Harrison)团队决定尝试复原。他们严格按照千年前的步骤,在现代实验室里熬制眼药膏。

研究人员将大蒜和洋葱捣碎,加入黄铜器皿与胆汁沉淀。9 天后提取出的药液气味刺鼻。但实验皿里的杀菌效果震惊了整个团队。

大蒜洋葱加牛胆汁杀死顶级超级细菌

在 2015 年的首次测试中,古方药膏展现出强大的杀菌力。它能消灭普通的金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,一种常见的皮肤和呼吸道致病菌)。面对耐药性极强的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,简称 MRSA,被称为「超级细菌」的皮肤坏死元凶),药膏同样能干净杀灭。

2026 年 9 月 3 日,哈里森团队在学术期刊《mSphere》发表了新研究。他们将药膏用于测试更加棘手的敌人。其中包括鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii,常在医院重症监护室趁虚而入的耐药强敌),以及铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,极易在创面引发严重化脓感染的难缠细菌)。

这三种病原体都被世界卫生组织列为最高耐药威胁。面对这些现代临床上的硬骨头,古方提取液同样保持着极高杀灭率。

现代复原版 10 世纪配方 图:现代复原版 10 世纪配方:大蒜、洋葱、牛胆汁和酒在黄铜容器中酿制 9 天。来源:Science News

拆膜断粮又熄火:古方用四套组合拳瘫痪细菌

几种日常食材组合在一起,爆发出远超单一成分的威力。利用基因测序与细胞成像,研究人员看清了古方的分子作战图谱。

药膏活性成分破坏了细菌细胞膜(cell membrane,包裹在细菌外侧保护细胞内部结构的屏障)。这相当于在防线上穿孔。失去屏障后,细菌内部物质迅速泄漏。

药膏改变了细菌体内数百个基因的表达。它抑制了黏附素(adhesin,细菌用来抓牢人体组织细胞的抓钩分子)和毒力因子(virulence factor,细菌释放用来破坏人体细胞的毒素武器)的合成。

同时,药膏封死了外排泵(efflux pump,细菌用来把体内抗生素强行抽排出去的防御泵)的运转。这是关键一步。

古方成分还切断了细菌的群体感应(quorum sensing,细菌通过化学分子互相通信协调攻击的联络机制)。细菌因此无法组团进攻。在极低浓度下,药膏就能阻断生物被膜(biofilm,细菌抱团分泌粘液建立的抵御药物防线)的形成。原本躲在大本营里的细菌被直接暴露在外。

强迫演化两周:传统抗生素失守,古方依然管用

对抗生素开发而言,杀菌只是第一步,防止耐药演化才是关键。为了检验细菌能否对古方产生抗性,团队设计了一场两周的强迫演化实验。

研究人员将细菌暴露在低剂量药剂中,逐代增加浓度。两周后,细菌对传统单成分抗生素的耐受度飙升到初始值的 8 至 16 倍。

面对古方眼药膏,细菌撞上了铁板。经过两周的剂量递增刺激,细菌对眼药膏的耐受度仅有微弱浮动。它们未能建立起有效的耐药防御。

加拿大里贾纳大学(University of Regina)的微生物学家奥马尔·埃尔-哈法维(Omar El-Halfawy)指出,这种耐药演化速度的差异非常显著。哈里森解释,细菌要在古方面前活下来,必须同时突变出抵御多种机制的基因组合。细菌在同一次繁殖中同时改变多个靶点的概率微乎其微。

从寻找新药到组装鸡尾酒:多靶点复方破局耐药危机

这项研究并不鼓励人们在家切大蒜煮胆汁。哈里森明确强调,私自熬制药膏存在浓度不稳定与污染风险。切勿直接将其涂抹在伤口上。

古方复原实验为现代药物研发带来了新路线。长期以来,制药工业习惯寻找单一分子作为武器,试图击中某一个关键靶点。细菌只需突变一个基因,就能让研发多年的新药失效。

耐药感染造成的经济损失十分惊人。2019 年全球相关直接医疗成本达 7000 亿美元,生产力损失达 2000 亿美元。两项相加,相当于每年把近 6 万亿元人民币白白丢进水里。

古代眼药膏通过天然分子的多靶点协同,给出了破局样板。科学家未来的目标是把有效成分纯化与标准化。他们计划组装成分明确的多靶点「鸡尾酒」制剂,并在临床前测试中验证安全性。

面对超级细菌危机,我们不必盲目等待绝杀新药。走多靶点复方路线,用分子组合封死细菌的逃跑路线,人类就能重握抗感染的主动权。

参考链接:

  • Science News 报道
  • mSphere 论文原文