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抗生素接班人“奈米粒子”助攻 超级金黄色葡萄球菌完败

2024-11-24 206

一种取自红血球膜中的奈米粒子,可以有效抓住细菌毒素,并让身体的免疫系统有时间认识并杀死他们,包括对许多抗生素都免疫的“超级金黄色葡萄球菌”(上图黄色)。这种奈米粒子有机会成为一种“类毒素疫苗”,让全球抗生素滥用带来的祸害,有挽救的机会。这项研究刊登在“自然奈米科技”(Nature Nanotechnology)杂志。

可完全击败超级金黄色葡萄球菌

加州大学圣地牙哥分校的研究者,将超级金黄色葡萄球菌(MRSA,注1)毒素与奈米粒子注射到小鼠体内,接着发现奈米粒子能够激发小鼠的免疫系统对抗毒素,进而防止身体受到伤害。这些毒素是由细菌分泌出来,用来破坏身体细胞,给它“打洞”让细胞渐渐虚弱死亡。奈米粒子可以紧抓住这些毒素,让它们不能作用,然后让免疫系统出手把它们杀死。

与传统的类毒素疫苗只能让10%小鼠存活相较,奈米粒子的效果提高到50%,如果再多注射几次,奈米粒子的效果可到100%,传统类毒素疫苗则到90%,也就是说,MRSA 遇到奈米粒子完败。

▲在小鼠的免疫细胞上,奈米粒子紧抓住细菌毒素,透过萤光染色,呈现出黄色的亮点。蓝色区域是免疫细胞的细胞核(Photo Credit:University of California, San Diego)

这项技术的意义在于,许多细菌都会分泌这种毒素,包括大肠赶菌、李斯特菌、梭菌、金黄色葡萄球菌与 MRSA,在抗生素滥用到非常严重的今天,此类奈米粒子差不多就是抗生素的接班人了。

可让免疫系统有效认识并杀死细菌

但这样说也不完全正确,因为抗生素会自己对付细菌,不论是直接攻击细菌让它们同样漏汤至死,或是阻碍细菌生成过程(注2),但奈米粒子不会攻击细菌,只是让细菌毒素对它的攻击无效,还能同时抓住毒素让它们不能伤害其它细胞,它就像是一个手铐,把歹徒抓起来,并把歹徒五花大绑,动弹不得。

金黄色葡萄球菌类的毒素杀伤力很大,一般免疫系统对付不了,因此许多疫苗是透过加热或化学方法减弱毒素的强度,让免疫系统有较佳的优势,不过研究团队领导人、毕业于北京清华大学的圣地牙哥分校奈米工程教授张良方表示,愈是加热这些毒素,它就愈安全,但相对地,对结构的破坏就愈大,对于免疫系统来说,它认识的敌人就愈不像是原来的样子,这样子生产出来的抗体,效果就不够好。

▲较明亮的奈米粒子被红血球膜产生的物质包裹着。(Photo Credit:University of California, San Diego)

容易生产,容易排出体外

奈米粒子的好处是它抓住毒素,却不会改变它的结构,如此一来,免疫系统便能彻底认识毒素的原始长相,这是过往的技术办不到的事。如果接续前面的比喻,奈米粒子把歹徒五花大绑推倒在地上,像小孩子的一群免疫细胞冲出来,每个人拚命对歹徒丢石头,最后歹徒给丢到死,又因为奈米粒子并没有把歹徒打得鼻青脸肿、完全不成人形,因此小朋友们还会认得歹徒的长相,下次再碰到也不会认不出来。

张良方说,单一个红血球就可以支援3000个奈米粒子生成,数量相当足够,每一个奈米粒子直径85奈米,大约一千个才跟人类头发直径一样长。他们并不会滞留在人体太久,两星期后,奈米粒子就会排出体外。

(Cover Photo Credit:National Institutes of Health/Department of Health and Human Services)

注释

  1. 超级金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus , MRSA),是金黄色葡萄球菌的一种。金黄色葡萄球菌是环境中普遍存在的细菌,但一般情况下并不会让人体生病,只有在免疫系统衰弱时才会伺机而动,其中超级金黄色葡萄球菌对许多青霉素类的抗生素产生抗药性,目前只能使用万古霉素及其他新发展的药物来治疗。MRSA 在医院、监狱等人群聚集的地方容易感染,美国曾出现体育馆更衣室感染的案例,手术时透过伤口感染也有可能。(回到本文)
  2. 抗生素一般分两种,一种是直接攻击细菌,阻止细胞璧形成,细菌便会因为低渗透压而破裂死亡;或是打开细胞膜上的通道,让细胞内物质流出而死,这些通称杀菌剂。另外一种是阻止细菌需要的蛋白质合成,或是阻止细菌的 DNA 转录过程,让细菌无法繁殖,这种通称为抑菌剂。(回到本文)

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本文授权自健康世界
2019-03-17 21:31:00

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