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这个杀手挡不住,因为长着“三只手”

来源: X-MOL 2017-06-12 11:51:48

在人类抵抗致病菌的战场上,抗生素无疑算得上强力武器。在形形色色的抗生素中,万古霉素(vancomycin)堪称其中的王牌。1956年,当时McCormick和McGuire从东方链霉菌(Streptomyces orientalis)发酵液中分离得到一种很特别的糖肽类抗生素,由此宣告了万古霉素的横空出世。随着人们对万古霉素的了解越来越多,它逐渐被视为抵御耐药革兰氏阳性菌的最后一道防线,在其他所有抗生素均无效时,往往得由万古霉素出马摆平问题。不幸的是,近年来由于抗生素被肆意滥用,很多细菌已发展出了对抗生素的抗性,万古霉素也未能幸免。以肠球菌为例,曾有研究揭示,肠球菌中耐万古霉素者比例已达3.7%。形势如此险恶,不少人惊呼:最后一道防线守不住了!


为何万古霉素如今已不像过往那般强大?原因只有一个:万古霉素用来对付细菌的底牌已被某些细菌看穿了。从作用机制角度来说,万古霉素是通过抑制转肽酶的活性来阻止细胞壁的合成,最终导致细菌的死亡。然而,一些细菌很聪明,它们并没有坐以待毙,在洞察了万古霉素的手腕后,采取了相应的反制措施,使其威力大减。


眼看着越来越多的细菌逐渐对万古霉素产生了抗性,不再把万古霉素当回事,科学家们自是心急如焚。他们绞尽脑汁地设计各种方案,希望改进万古霉素,以击溃细菌的各种抵抗。事实上,美国食品药品监督管理局(FDA)近年来先后批准了三种“改进版”万古霉素,分别是奥利万星(oritavancin)、达巴万星(dalbavancin)和替拉万星(telavancin),三者均是万古霉素的基础上经过一番化学改造而成。


虽然这些经过改进的万古霉素比原版强不少,但科学家们对其效力还是不太满意。为了觅得更强有力的武器,美国斯克利普斯研究所(The Scripps Research Institute,TSRI)的Dale L. Boger及其同事对万古霉素又进行了一番设计,推出了一款被誉为“终极万古霉素”的“大杀器”,令业界为之惊叹。这款神奇的抗生素长了“三只手”——具有三种作用模式,让细菌们顾此失彼,实在是难以招架。实验证明,在用来对付那些已对万古霉素产生抗性的肠球菌时,它的效力为传统万古霉素的1万倍以上,或奥利万星的约250倍。Boger等人相信,虽然眼下尚未进行验证,但这款“终极万古霉素”的效力同样可达达巴万星和替拉万星的250倍。


那么,科学家们究竟是如何对万古霉素进行改造的呢?具体而言,方法如下:第一,以亚甲基取代酰胺羰基(后者已被某些细菌摸透了底细,并学会了规避),以恢复其抑制转肽酶的能力;第二,增加氯联苯基团(奥利万星亦采取了这种方法),以抑制由糖基转移酶催化的另一个细胞壁生物合成步骤;第三,增加三甲基季铵盐,以增强细胞膜的可渗透性,让细菌控制内部环境的能力大打折扣。


正是因为同时具备了这三种手段,赋予了“终极版万古霉素”惊人的威力,这一回,医生们有望大胆减少用药量了。


不过,虽然前景光明,过程依旧曲折。该研究面临着很多现实的壁垒,尤其是其中所涉及的亚甲基取代并非易事,导致这种经过“三重修改”的万古霉素的合成步骤多达30步,因此想进入工业化大规模生产难度相当之大。


加拿大麦克马斯特大学万古霉素专家Gerry Wright给予本项研究极高的评价,他表示:“能够抵御传统万古霉素的细菌如雨后春笋一般纷纷涌现,这着实令人头痛。眼下这项新研究堪称集各种可提高万古霉素效力方法之大成,通过把各种抑制细菌抗性的组件完美融合在一起,Boger团队打造出了糖肽类抗生素中的巅峰之作。”当然,Wright也注意到了该产物距离实现产业化还差得远,即便是用来进行临床前/临床研究,亦有不少难关亟待攻克,当然,希望总是有的,“工业界的同仁们足智多谋,应该可以想办法简化合成步骤。”


无论如何,尽管只是个原始方案,有了这种“终极万古霉素”,耐药菌以后或许真得缴械投降了。


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