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Science:细菌耐药机制的新见解
2017-02-10 | 编辑: | 【 】|浏览次数:
    

  细菌耐药是一个日益严峻的问题。 根据世界卫生组织的资料显示,世界各地的细菌耐药性正在上升到高危水平,新的耐药机制正在出现并蔓延全球,威胁到我们治疗常见传染病的能力。 但是这些细菌耐药机制是如何发生的,以及我们是否可以预测他们的进化,还远远无法理解。

  研究人员先前已经表明一个方法:细菌可以在抗生素中存活是因为进化的信念使他们沉睡了,并在抗生素治疗的时间内设置“定时器”。 但抗生素在他们醒来时就会杀死他们,所以容易的解决方案是继续使用抗生素治疗更长时间。

  现在,在发表在《科学》杂志上的新研究中,耶路撒冷的希伯来大学的研究人员报告了细菌耐药性进化了惊人的替代路径。 在演变出休眠机制之后,细菌群体随后可以比正常快 20 倍地发展耐药性。 在这一点上,继续施用抗生素不会杀死细菌。

  为了研究这一进化过程,希伯来大学 Racah 物理学院的生物物理学家 Nathalie Balaban 教授和博士生 Irit Levin-Reisman 领导了一项实验:在受控的实验室条件下将细菌群体暴露于日常剂量的抗生素,直到耐药性建立。 通过沿着进化过程跟踪细菌,他们发现致死抗生素剂量产生了暂时休眠的细菌,因此针对活跃生长的细菌的几种类型的抗生素对其无效。 一旦细菌获得进入休眠的能力(称为“耐受性”),它们迅速获得突变为耐药性,并能够克服抗生素治疗。

  因此,在大多数抗生素治疗下,细菌首先进化为“睡眠”,这种“睡眠模式”不仅短暂地保护他们免受药物的致死作用,而且实际上为后来获得耐药性奠定基础。

  结果表明,耐受性可能在循环暴露于高抗生素浓度下在细菌群体抗性的进化中起关键作用。 关键因素是耐受性迅速发生,作为导致它的大量可能的突变结果,并且耐药性和耐受性的组合效应促进在耐受性背景上建立部分耐药性突变。

  这些发现可能对新抗生素的发展有重要影响,因为他们建议延迟耐药性进展的方法是使用也可以靶向耐受细菌的药物。

  通过研究团队的生物物理学方法,揭示细菌耐药性的进化动力学成为可能。 实验由一组物理学家进行,他们开发了一个理论模型和计算机模拟,使得能够深入了解观察到的细菌耐药性快速演变背后的原因。

  参考文献:

  1. Antibiotic tolerance facilitates the evolution of resistance.science.Science;DOI:10.1126/science.aaj2191

  2. Bacteria sleep, then rapidly evolve,to survive antibiotic treatments

  3.A First: Scientists Show That Bacteria Can Evolve a Biological Timer to Survive Antibiotic Treatments

来源:生物360

 
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