细菌抗药性：新型抗生素阿比西丁失效背后的基因扩增机制

随着细菌对抗生素产生抗药性的现象日益严重，一项最新的研究揭示了一个令人担忧的事实：即使是相对新型的抗生素也在失去其效力。科学家们发现了一种基因扩增机制，使细菌对阿比西丁产生强烈的抗药性。


阿比西丁一直被认为是一种高效杀菌的抗生素，可以击败超级细菌如大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus，又称“金黄色葡萄球菌”）。然而，柏林自由大学的研究团队最新研究发现，尽管阿比西丁是较新型的抗生素，常见细菌却通过基因扩增机制产生了对它的抗药性。

阿比西丁的作用机制与其他抗生素不同。作为肽抗生素，它能够抑制细菌的DNA回旋酶，这是帮助细菌进行DNA复制的关键酶。由于DNA回旋酶存在于细菌而不在人类体内，这使得它成为一个理想的药物靶点。


研究人员利用多种科研工具，如RNA测序、蛋白质分析、X射线晶体学和分子建模，深入研究了细菌对阿比西丁抗药性的机制。他们发现，人类常见感染细菌，包括鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌，在暴露于逐渐增加的阿比西丁浓度后逐渐产生了抗药性。

研究人员发现，抗药性的产生源于细菌细胞中STM3175基因的扩增。随着细菌繁殖，这一基因在连续的细胞代际中不断扩增，导致抗药性高达原先的1000倍。该基因编码一种能够与阿比西丁相互作用的蛋白质，从而保护细菌免受抗生素的杀伤。


令人惊讶的是，这种抗药性机制不仅在致病细菌中广泛存在，还在无害细菌中发现，其中包括可能导致严重伤口感染的弧菌，以及引发肺炎和手术后血液感染的铜绿假单胞菌。

抗生素耐药性已成为公共医疗领域的焦点。据世界卫生组织（WHO）报告，它已经成为全球健康、粮食安全和发展所面临的最大威胁之一。根据2019年《柳叶刀》杂志的一篇文章，当年有127万人死于细菌抗药性。

这项研究为我们深入了解细菌抗生素耐药性的机制提供了更多见解。尽管这项研究涉及相对新型的药物，即被寄予厚望解决抗药性问题的阿比西丁，但其发现为基于该药物的抗生素疗法的开发提供了有益的指导。

这项研究成果已发表在《PLOS Biology》杂志上，对抗生素领域的发展具有重要意义。