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医药科技动向:六个阻止抗生素耐药性的好创意
医药科技动向:六个阻止抗生素耐药性的好创意
来源:BBC | 11/5/2017 12:50:37 PM | 浏览:265 | 评论:0

医药科技动向:六个阻止抗生素耐药性的好创意

世界正进入抗生素对感染不起作用的时代。我们现在正在严重滥用抗生素——这一情况导致细菌不断进化,发展出对药物的耐药性。
据BBC报道,这种现象一般被称为耐药性,它已经成为21世纪人类面临的最大挑战之一。该问题举足轻重。好消息是全世界的很多政府、组织、创新者和科学家都在研究如何走出这一困境。以下是应对抗生素耐药性的一些方法。

用细菌来对抗细菌

如果药物不起作用,为什么不以毒攻毒?

一些新的生物科技公司正希望利用对人类微生物群系日益加深的认识:利用这些生活在人体内能增强免疫系统对人健康有益微生物,来阻止感染,调节新陈代谢。这些公司有望研制出针对超级细菌(有耐药性的感染)的新型药物。预期在2050年之前,死于超级细菌感染的人会超过因癌症死亡的人数。

位于马萨诸塞州剑桥(Cambridge, Massachusetts)的Vedanta生物科技公司正在基于一个新的观点开发药品。他们认为很多细菌造成感染是因为患者滥用抗生素导致他们体内的微生物群系匮乏。Vedanta公司在全球展开对微生物群系的研究,希望找到合适的细菌并制作成药品——一种可以吞咽的口服液,进入消化道从而激发人体免疫反应。

"微生物群系疗法是一种亟需的抗生素替代疗法。重要的一点是寻找新方法,一方面不容易引起耐药性,另一方面又不会破坏人体的微生物群系,增加再感染的可能性,"Vedanta的首席执行官贝尔纳特·奥列(Bernat Olle)说。

不过,值得一提的是,科学家还尚未充分了解人体的微生物群系。但是对微生物群系运作方式的研究正在以较快的速度发展。Vedanta公司至少有两种药物已经接近临床试验阶段。如果它们能够奏效,这就能改变对抗细菌感染的局面。

部署微型半导体

位于博尔德(Boulder)的科罗拉多大学的研究人员正在开发量子点(quantum dots),用来捕获太阳能以制造燃料。量子点是什么?它是微小的半导体晶体——手机和计算机的生产会用到这种材料。("微小"并不足以形容它的尺寸。按照参与该项目的加州大学的研究员普拉桑特·纳格帕尔(Prashant Nagpal)说法:"一个量子点之于一根头发的直径,相当于一个街区之于地球的直径")

阿奴希瑞·查特吉(Anushree Chattetrjee)是纳格帕尔的同事,他正在研究关于抗生素治疗的新疗法。纳格帕尔探究了感光性量子点是否有可能用于对抗超级细菌。研究的成果是一种能够选择性针对细菌的新型量子点。

"这可能意味着无处不在的量子点一旦成为成熟的疗法,就能够用光线激活,在不杀死哺乳类动物细胞的情况下消除人或动物的感染,"纳格帕尔说。量子点在激活以后能够产生合适数量的物质,毒死细菌,但对宿主的细胞没有伤害。

在细胞培养环境下对量子点的测试发现它们对健康的人体细胞没有影响。要激活这种量子点只需要室内光照或阳光就足够(较严重的感染需要LED灯的直射)

理论上说,这种量子点的疗效非常强大,它的剂量是传统药物的一百万分之一。

量子点的制造方法简单,成本低廉,如果把使用范围扩大到全球,一份量子点的成本可能不到几美分。

"我们在科罗拉多的一家医院获取临床细菌进行测试,通过一些光照加上微量药品就可以治疗一些非常严重的超级细菌感染,"纳格帕尔说,"当然,我们还需要进行大量的临床前试验和临床试验,才能对患者使用量子点疗法。不过,初步研究表明它的前景非常好。"

能消除感染的聚合物

抗生素可能不是对抗超级细菌的唯一答案。墨尔本大学的研究人员发现了一种极为不同寻常的杀菌方法。

15年前,他们开发了一种星形聚合物(链式分子),用来增加汽车喷漆和发动机油的粘度。现在,他们发现一旦将其调整,用于生物学用途,这种聚合物就会产生一些让人感兴趣的能力。当科学家研究这种聚合物传递抗癌药物的时候,他们意识到某个名为Snapp(纳米结构抗微生物肽聚合物)的聚合物对细菌有毒性。

它有多种杀死细菌的方法,其中之一是侵入细胞壁,扯出脂质层,从而撕裂细菌的细胞壁。

研究者认为,如果资金到位,他们就可能在五年内开始人体试验。"我们的星形聚合物是一个工程流程,很容易规模化。它的成本并不高。最慢的一步可能会是监管部门的审批,"化学工程师格雷格.乔(Greg Qiao)说。他所在的墨尔本大学工程学院(Melbourne School of Engineering)的实验室正在负责这项工作。

走出实验室,合作共赢

在医学界乃至整个科学界,一个很大的问题是研究人员并不会与医生直接合作解决医疗问题。这就意味着他们会错过只有通过与患者直接合作才能获取的关键数据。

在位于乔治亚州的埃默里大学(Emory University)的抗生素抗药性研究中心(Antibiotic Resistance Center),临床人员和科研人员正在合作,加深对抗药性诊断和治疗的认识。"我不是医生。我需要向临床人员了解他们在前线的所见所闻,指导我们的研究尽可能符合实际情况,"该中心的主管大卫·魏斯(David Weiss)说。

到目前为止,这项合作最大的结果之一就是开发出一套新的诊断测试,帮助医生发现是哪种细菌造成了耐药性,导致抗生素对患者不起作用。基于这一成功模式,其他临床机构也开始建立同类的研究中心,让研究人员和医生一起合作,魏斯说。

在学术界和行业之间架设桥梁

世界亟需新的抗生素,但是近30年医药公司在新药开发方面毫无建树。一方面是因为药品开发的成分非常高,另一方面是因为最终产品的利润微薄。

为解决这一问题,位于费城的公共政策非营利机构皮尤慈善信托(Pew Charitable Trusts)建立了Spark平台(抗生素研究和知识共享平台)(Shared Platform for Antibiotic Research and Knowledge)。它是基于云服务的抗生素研究数据和分析的虚拟图书馆,科学家可以利用它来合作和探索。"类似的数据共享资源已经成功催生针对癌症、被忽视的热带疾病以及结核病等领域的药品开发。"皮尤慈善信托抗生素耐药性项目主管凯茜·托金顿(Kathy Talkington)说,"我们希望Spark平台能够找到方法杀死有抗生素耐药性的细菌。我们希望在明年年内公开研究成果,并开放给全世界的研究者使用。"

他们希望让不同学科的科学家展开合作,开发探索抗生素的新方法。让学术界和医疗业展开合作有可能让抗生素新药开发久旱逢甘霖。

美国疾病管制与预防中心也建立了自己的网络以应对这一问题。具体是2016年建立的抗生素耐药性实验室网络(Antibiotic Resistance Lab Network)。它增强了组织检测抗生素耐药性的能力——不论它是出现在医疗业、食品业还是其他社会环境下。

它在全美战略部署实验室,追踪耐药性趋势,与医院、医生、科研机构共享数据,开发诊断测试和新疗法。除了这些核心实验室之外,美国疾病管制与预防中心在50个州的实验室还获得额外的资金,对一系列有抗生素耐药性的细菌进行基因测试。

这是一项全国层面的工作,集中知识和团队合作的力量,对抗日益加深的抗生素耐药性危机。

"抗生素耐药性实验室网络提高了对新的耐药性威胁的检测和识别能力。"抗生素战略和协调部的科学组负责人让•帕特尔(Jean Patel)说,"这个网络内的实验室正专注于具体的细菌测试,为停止耐药性感染的扩散提供重要信息。"

增强现有抗生素的威力

最后,还有一种名为"万古霉素"的抗生素已经使用了至少60年。它被认为是最后的办法,只有在万不得已时才会使用,因为此前它都没有出现针对它的耐药性。

近些年来,有人发现这种药也出现了耐药性。为了应对这一情况,科学家尝试重新改造这一抗生素,通过改变其结构,增强药力和药效。到目前为止已经有了三种改良版万古霉素。最近的两种是加利福尼亚州拉霍亚(La Jolla)Scripps研究所的戴尔·博尔格(Dale Bolger)带领的团队研制。他们为这种抗生素增加了新的杀死细菌的机制。

"每一种改良的抗生素都提高了药力,并且改善了针对耐药性的持久力,"博尔格说。新菌株形成耐药性所需的时间要长很多。仅第一种改良版"就可以在临床环境下坚持50年。如果细菌形成耐药性,还有另外两种杀菌机制,耐药性就无法延续下去,"目前他的团队正在简化新版本抗生素的制造流程。

但是,博尔格说这项工作"让人激动"。因为最终将有一张可靠的最后的王牌让细菌难以产生耐药性,从而拯救很多人的生命。


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