(图源:Shutterstock)
2020年春节,新型冠状病毒在我国肆虐,牵动着所有人的心。随着疫情进一步被控制,治愈出院的人越来越多。新型冠状病毒没有特效药,但在相关报道中,都可以看到医护人员对于重症患者会使用抗生素,防止真菌趁机感染肺部。不同的细菌对于不同的抗生素敏感程度不一,但随着抗生素的不断使用,耐药菌时有报道,威胁人类健康和畜牧业的发展,全球耐药菌感染导致每年至少70万人死亡。抗生素耐药性意味着常见细菌感染有一天可能无法治疗,该问题在公共卫生领域受到了全球各个国家的关注。自青霉素诞生以来,抗生素已经成为现代医学的基石之一。然而,许多抗生素都来自于土壤中的微生物,研发新型抗生素越来越困难。(图源:ecdc.europa.eu)
近日,国际顶级学术期刊《细胞》(Cell)刊登了一篇来自麻省理工学院(MIT)的研究论文。该论文报道称,研究人员通过深度学习系统,利用人工智能发现了一种新型抗生素,对实验室所有测试的耐药菌都有杀伤作用。(图源:Cell)
在过去的几十年里,新型抗生素研发速度明显缓慢,且多是已有抗生素的结构类似物。麻省理工学院的James J. Collins教授团队通过计算机深度学习系统建立的模型,通过筛选不同化合物,得到一个与已有抗生素结构完全不同的潜在抗生素,这个药物最初是为了糖尿病设计的,被命名为halicin。随后,研究人员在培养皿里测试了halicin对从病人身上分离到的多种耐药菌的抑制效果,除了铜绿假单胞菌之外,halicin对所有测试的耐药菌都有杀伤作用。而就目前来讲,铜绿假单胞菌可以利用较低浓度的庆大霉素灭除。体外实验很成功,体内杀菌效果如何呢?研究人员们又让小鼠感染上了一种超级耐药的鲍氏不动杆菌,halicin再显神威,在24小时内感染就被彻底清除了。基于以上这些结果,研究人员们指出,halicin具有广谱的抗菌活性。研究人员也探索了halicin的抗菌机理,它能抑制细菌形成跨膜的电化学梯度。一般情况下,细菌需要电化学梯度协助产生能量,如果不能正常产生能量,细菌就会死亡。该论文的第一作者Jonathan Stokes博士后认为,重塑电化学梯度的过程非常复杂,不是简单的几个突变就能完成的,因此这也最大程度上杜绝了耐药性的产生。
抗生素是用于治疗细菌感染的药物,但是当反复用抗生素对抗细菌后,它们可以适应并抵抗曾经已知可以杀死它们的抗生素。如果不明智的使用抗生素,反而会促进细菌耐药性的增强。例如当需要大剂量服药时,却只服用少量;或是当病症未痊愈时,提前结束治疗。在澳大利亚北部,金黄色葡萄球菌会引起皮肤和软组织感染。当金黄色葡萄球菌对通常用于治疗感染的抗生素产生耐药性时,会称其为耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌,或MRSA,该地区的MRSA发病率明显高于其他地区。金黄色葡萄球菌(Sandoz)
政府最新数据显示,在金黄色葡萄球菌感染者中,偏远地区和超偏远地区的MRSA发病率是主要城市的两倍(分别为40%和20%)。当然,这些统计数据会因调查的地点、时间段和人群的不同而有所差异。
另有一些研究报告称,澳大利亚中部和北部部分地区的MRSA发病率接近60%,相比之下,澳大利亚其他地区约13%。偏远社区中多达四分之三的人,每年都会为治疗某一阶段的皮肤和软组织感染(如皮肤疮疡或蜂窝织炎)而去诊所。由于抗生素耐药性导致治疗失败意味着皮肤和软组织感染需要更长的时间恢复,并更有可能传播给其他人。在更严重的情况下,感染会侵入皮肤,并导致骨骼、血液或肺部感染。当由于短缺而无法使用某些抗生素时,这个问题就更加复杂了。据统计,近50%的偏远地区儿童患有皮肤感染。其他疾病(如肺炎和性传播感染)意味着需要经常和广泛地使用抗生素。家庭人口密集、因贫穷无法使用洗衣机和淋浴等硬件设施限制,都有助于细菌的进一步传播。因此,对偏远地区的人们进行有关当地抗生素耐药率的教育非常重要,还要加强他们对当地医疗政策的理解。
菲奥娜·杰尔库拉(Fiona Djerrkura)的和孙子合影,希望看到更多有关使用抗生素的教育(图源:abc.net.au)
澳大利亚的例子对我国有参考意义。随着现在抗生素的使用,不仅仅是人类,还有与人类息息相关的产业,如畜牧业养殖、禽类和蔬菜种植等等,都面临着抗生素抗药性的难题。人工智能虽然帮助寻找到一种具有广谱抗菌作用的抗生素,但是理智使用抗生素,减少超级细菌的出现才是最主要的任务。参考文献:
https://theconversation.com/antibiotic-resistance-is-an-even-greater-challenge-in-remote-indigenous-communities-121696
Jonathan M. Stokes et al., 《A Deep Learning Approach to Antibiotic Discovery》[J], Cell.