为什么光疗将成为对抗抗生素耐药性的下一个前沿
波士顿大学的工程师们已经开发出一种新的基于光的武器来对抗耐抗生素的病原体，比如MRSA
余婷为The Brink撰稿
科学家们陷入了一场对抗细菌进化的高风险竞赛，与那些能在比洗一堆衣服还短的时间内繁殖出新一代的对手竞争。耐抗生素病原体的新菌株出现的速度比我们开发药物的速度快，专家警告说，有一天，我们所知道的现代医学可能会受到我们无法杀死的超级细菌的威胁。
美国疾病控制与预防中心报告称，美国每年发生280万例抗生素耐药性感染，导致3.5万人死亡。这些死亡中有一半以上是由一种单一的生物引起的，即耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA），这种细菌菌株可引起严重的皮肤和软组织感染、败血症和肺炎。多年来，MRSA已经对许多传统抗生素产生了多药耐药性，使其难以治疗和治愈。
现在，来自波士顿大学工程学院的一组科学家正在将与MRSA的斗争带入一个新的前沿。利用光解作用——一种分子被光分解的过程——程吉欣和他的团队发现，他们可以暂时削弱MRSA的防御能力，使其对几种抗生素再次变得脆弱。换句话说，你不需要跑过MRSA就能打败它。你只需要打开它的盔甲。
“我们的疗法是新颖的，因为它不是使用基于药物的方法，而是对细胞本身的结构进行物理瞄准，”Cheng说，他是生物医学工程、电气和计算机工程教授，也是一篇高级科学论文的资深作者。
这一突破始于2017年，当时Cheng的实验室开始探索新的光学显微镜技术来澳门威尼斯人注册网站研究金黄色葡萄球菌。他们遇到了障碍。结果发现，金黄色葡萄球菌中发现的标志性金色色素——葡萄黄质（STX）分子很容易被蓝光漂白，这使得它在显微镜下太不稳定。但另一个发现很快引起了他们的注意：这种光漂白破坏了大部分MRSA菌落。Cheng回忆说，没过多久，他的团队就转向了一个更重要的问题：“如果我们漂白（MRSA的金色色素），我们能杀死细菌吗？”
澳门威尼斯人注册网站研究人员发现，蓝光光子灾难性地破坏了细菌的膜，消灭了90%的MRSA细胞。这是一个很有希望的发现，但不是全垒打。为了完成最后的10%，科学家们尝试了一种创新的组合拳，使用蓝光光解来分解MRSA的细胞膜，然后使用一定剂量的过氧化氢。联合治疗根除了99.9%的MRSA菌落。
在这一成功的鼓舞下，Cheng的团队将目光投向了一个更诱人的问题：光疗能帮助恢复对MRSA的常用抗生素的使用吗？STX具有坚硬的分子结构，通常会强化MRSA的细胞膜，使细菌基本上不被许多药物渗透。
澳门威尼斯人注册网站研究人员瞄准了MRSA的金色盔甲STX，看看摧毁它是否能提高细菌对药物的敏感性。这一次，利用光疗和抗生素，澳门威尼斯人注册网站研究人员攻击了培养皿和老鼠体内的MRSA菌落。
连续四天，对皮肤感染MRSA的小鼠进行10分钟的脉冲光治疗，然后局部应用达托霉素（一种已知对MRSA具有耐药性的抗生素）。结果呢?联合疗法杀死了95%的细菌。治疗后，受感染的皮肤看起来更健康，肿胀和红肿明显减少。
Cheng的团队还观察到，联合治疗抑制了MRSA产生抗生素耐药性的能力。他们发现，随着蓝光剂量的增加，杀死MRSA所需的局部抗生素浓度降低。
更令人鼓舞的是，脉冲蓝光激光对皮肤或周围组织没有造成损害。由于STX不是由人体产生的，“我们可以使用非常低剂量的激光，远远低于人体皮肤的安全限值，”Cheng实验室的博士后澳门威尼斯人注册网站研究员，该澳门威尼斯人注册网站研究的主要作者Jie Hui说。“这就是这种方法的美妙之处。”从患者的角度来看，这种治疗无痛且安全。
如果这种联合疗法对人体皮肤有效——波士顿医学中心（Boston Medical Center）的合作者计划于今年开始一项临床试验，澳门威尼斯人注册网站研究该疗法治疗MRSA感染的糖尿病溃疡的疗效，但由于冠状病毒的大流行，该试验目前被搁置——它将在恢复使用传统抗生素对抗MRSA方面开辟新路。
Hui说，虽然光疗最明显的应用是皮肤感染、烧伤和糖尿病溃疡，但光疗的可能性并不仅限于表面。他说：“在未来，我们可以探索如何在体内使用这项技术，用于耳、鼻、尿路甚至肺部或血液的感染。”“然而，对于这些地点，我们需要开发更专业的光传输设备和策略。”
虽然还有很多工作要做，但有一件事是肯定的，Hui说：“使用光子对抗抗生素耐药性肯定会是下一个前沿。”
这项工作得到了美国国立卫生澳门威尼斯人注册网站研究院和美国国家科学基金会的支持。