轉(zhuǎn)基因益生菌保護(hù)腸道微生物群，并降低抗生素耐藥性傳播的可能性？
關(guān)于抗生素的最新研究！
轉(zhuǎn)基因益生菌保護(hù)腸道微生物群，并降低抗生素耐藥性傳播的可能性。
美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）的合成生物學(xué)研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)來(lái)保護(hù)腸道微生物群免受抗生素的影響。
這項(xiàng)發(fā)表在《自然生物醫(yī)學(xué)工程》上的新研究報(bào)告了在小鼠中成功使用“活生物治療”的情況——一種基因工程細(xì)菌，產(chǎn)生一種分解腸道抗生素的酶。
該論文的高級(jí)作者、麻省理工學(xué)院教授詹姆斯·柯林斯說(shuō)：“這項(xiàng)工作表明，可以利用合成生物學(xué)來(lái)創(chuàng)造一類新的工程療法，以減少抗生素的不利影響”。
抗生素的黑暗面
抗生素——?dú)⑺阑蛞种萍?xì)菌生長(zhǎng)的物質(zhì)——在對(duì)抗細(xì)菌感染方面非常重要。
但抗生素也有陰暗的一面。人類越來(lái)越多地使用抗生素，導(dǎo)致抗生素耐藥性上升，這使得許多細(xì)菌疾病越來(lái)越難以成功治療。
抗生素治療還可以殺死我們常駐健康腸道微生物群中的細(xì)菌——生活在我們胃腸道中的數(shù)萬(wàn)億微生物，并有助于食物消化、免疫發(fā)育和維生素合成。
這導(dǎo)致了兩個(gè)問(wèn)題：首先，我們可能會(huì)失去好的細(xì)菌給我們提供的好處；其次，這種破壞可能會(huì)使微生物生態(tài)系統(tǒng)的平衡轉(zhuǎn)向造成傷害的物種。
在某些情況下，抗生素的這些濫殺濫傷作用可能會(huì)產(chǎn)生危及生命的后果。在美國(guó)，每年約有15000人死亡，原因是過(guò)度使用抗生素后艱難梭菌過(guò)度生長(zhǎng)引起的腹瀉和結(jié)腸炎（結(jié)腸炎癥）。
因此，雖然抗生素是對(duì)抗細(xì)菌感染的重要和必要工具，但努力限制抗生素耐藥性和腸道微生物群損傷是研究的關(guān)鍵優(yōu)先事項(xiàng)。
保護(hù)良好的細(xì)菌免受抗生素的侵害
麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)從一種細(xì)菌物種乳酸乳桿菌菌菌株開(kāi)始，該菌通常用于奶酪生產(chǎn)，通常被認(rèn)為對(duì)人類食用是安全的。
研究人員對(duì)L. lactis菌株進(jìn)行了基因工程，以產(chǎn)生一種名為β-內(nèi)酰胺酶的酶，該酶分解了β-內(nèi)酰胺類抗生素。β-內(nèi)酰胺是一類廣泛使用的抗生素，包括青霉素、氨芐青霉素和阿莫西林。它們目前約占美國(guó)處方抗生素的60%。
研究人員希望將他們工程的L. lactis引入腸道將創(chuàng)建一個(gè)β-內(nèi)酰胺酶屏蔽，以保護(hù)局部腸道微生物群免受錯(cuò)誤抗生素的損害。
為了測(cè)試他們的發(fā)明，他們給小鼠注射了氨芐西林和兩劑工程乳酸桿菌。他們表明，L. lactis成功地產(chǎn)生了β-內(nèi)酰胺酶，并降解了小鼠腸道中的氨芐青霉素，而沒(méi)有降低血液中的氨芐青霉素水平。
麻省理工學(xué)院醫(yī)學(xué)工程與科學(xué)研究所（IMES）研究科學(xué)家、新論文的主要作者Andres Cubillos-Ruiz說(shuō)：“這有力地證明了這種方法可以保護(hù)腸道微生物群，同時(shí)保持抗生素的功效”。
研究人員還證實(shí)，用L. lactis和氨芐青霉素治療的小鼠在腸道微生物群中保持著相似的細(xì)菌多樣性和組成。相比之下，僅接受氨芐西林的小鼠的微生物群發(fā)生了變化，包括細(xì)菌多樣性的顯著下降，到實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)尚未恢復(fù)。
避免抗生素耐藥性
故意將抗生素耐藥性機(jī)制，如β-內(nèi)酰胺酶的產(chǎn)生，可能看起來(lái)很魯莽。如果引入的細(xì)菌利用其抗生素耐藥性優(yōu)勢(shì)接管微生物群，或?qū)ⅵ?內(nèi)酰胺酶基因轉(zhuǎn)移到另一個(gè)繼續(xù)造成麻煩的物種，該怎么辦？
研究團(tuán)隊(duì)對(duì)此有了一個(gè)聰明的計(jì)劃。
在設(shè)計(jì)它們特殊的L. lactis菌株時(shí)，研究人員將β-內(nèi)酰胺酶的基因分解成兩部分，并將每個(gè)片段放在單獨(dú)的DNA上。這意味著這兩個(gè)片段不太可能一起轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞。
相反，L. lactis分別產(chǎn)生兩個(gè)片段，并將其導(dǎo)出到細(xì)胞外，在那里，這兩個(gè)片段可以重新組裝，形成一種功能酶，保護(hù)整個(gè)細(xì)菌群落，而不僅僅是L. lactis本身。
“他們的生物遏制策略使抗生素降解酶能夠輸送到腸道，而不會(huì)有水平基因轉(zhuǎn)移到其它細(xì)菌的風(fēng)險(xiǎn)，也不會(huì)因活生物療法獲得額外的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)”。
事實(shí)上，研究人員在他們的小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，與接受細(xì)菌菌株的小鼠相比，在沒(méi)有乳酸桿菌的情況下接受氨芐青霉素治療的小鼠的腸道細(xì)菌中，抗生素耐藥基因更普遍。
兩全其美
研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在希望開(kāi)發(fā)一種可以在人類中實(shí)驗(yàn)的L. lactis治療版本——最初是在高危人群中，這些疾病因抗生素治療而加劇，如艱難梭菌感染。
“如果腸道不需要抗生素作用，那么你需要保護(hù)微生物群。這類似于當(dāng)你拍X光片時(shí)，你穿一條鉛圍裙來(lái)保護(hù)身體的其余部分免受電離輻射”。
“通過(guò)新技術(shù)，我們可以通過(guò)保存有益的腸道微生物和減少出現(xiàn)新的抗生素耐藥性變體的機(jī)會(huì)，使抗生素更安全”。
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