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超级耐药菌威胁着全世界新抗生素离我们有多远

以前我们认为过量使用和滥用抗生素会导致耐药性,Chipsham解释说。事实上,我们正在培养细菌。当细菌看到在清洁产品、肥皂和牙膏中发现的抗菌剂三氯生,接近它们时,它们想像地球上所有的生命一样生活。ria死了,但是有些人发现了帮助它们生存的防御机制,比如在细胞壁上形成一个洞,使它们能够比药物入侵更快地释放药物。她用手指敲桌子,强调这一点,显然她仍然害怕她。细菌比我们想象的要聪明。
    
     这并不是改变研究人员对细菌认知的唯一方法。自1928年以来,我们已经知道细菌可以无性繁殖和有性繁殖。但是直到最近,我们才真正将后者(也称为水平基因转移)与抗生素抗性药物的传播联系起来。T基因,Chipsam解释说。
    
     最典型的是,细菌无性繁殖,通过不断的分裂产生精确的基因组拷贝(这叫做垂直基因转移)。在无性繁殖中,抗生素杀死有害细菌,因为它们每次都用有害细菌的精确基因拷贝进行处理。r,在有性生殖过程中,母细胞之间交换基因,后代保留这两个基因,从而形成一个更复杂的生物体。这可能发生在一个物种内部或物种之间。例如,并非所有的大肠杆菌都是有害的。但是没有任何东西能阻止大肠杆菌菌株(如O157:H7或O104)的产生。H4)与沙门氏菌混合,产生更致命和难以杀死的东西。
    
     更困难的问题是,我们目前使用的大多数抗生素都被认为是广谱药物。基本上,它们被设计成杀死它们接触的所有细菌,不管是好的、坏的还是中性的。更不用说,它们不善于处理特定的感染。转基因细菌。由于有益细菌同时被清除,这些广谱抗生素降低了我们的免疫系统抵抗风险的能力。当我们的防御能力下降时,新的抗抗生素菌株和潜在的致命超级细菌占了上风。简而言之,当谈到现代抗生素时,标准的医疗程序是在我们真正需要狙击手的时候使用凝固汽油弹。
    
     Chipsham是越来越多的科学家中的一员,他们相信有一种智能但复杂的解决方案。到2016年,印第安纳大学的生物学家估计99.9999%的微生物物种(大约1万亿种不同的微生物的天然化学分泌物形成b.奇普萨姆认为,加拿大的铁幕洞以其丰富的铁矿石矿藏而得名,是我们发现这些新细菌并利用它们开发新抗生素的最佳机会之一。
    
     对于Chip Arthur M来说,找到完美的洞穴是一段漫长的旅程。1970年生于泰国Nakhon Sawan的小学教师,她把她对生物学的兴趣归因于她的父亲。他11岁时从大学毕业,获得生物学学士学位,她解释说他经常去。我收集样品,我对它着迷了。
    
     图片:从左到右,来自洞穴钟乳石的未经处理的样品,收集的细菌,Chipsham实验室墙上洞穴细菌的图片
    
     1992年,Chipsam在泰国北部昌迈大学获得微生物学和生物化学学学士学位,并开始与藤田富三合作。在丰田的指导下,Chipsam在她硕士和博士研究期间,将研究重点放在从真菌开发新的抗真菌药物上。
    
     在完成博士学位后,她于1999年回到泰国,并继续在昌迈大学工作。新墨西哥大学地球微生物和生物学专家戴安娜·诺瑟普写了一篇关于洞穴细菌的文章,说服了奇普萨姆转向外部微生物研究。她解释说:我认为如果我进入一个更极端的环境,我将有更好的机会发现新的东西。
    
     最初,Chipsam在极端环境下寻找微生物,把她带到了泰国南部的红树林沼泽地。但她有预感,如果能找到这个洞穴,她会更加幸运。唯一的问题是,大多数可以到达的泰国洞穴都向游客开放,有水泥路面。还有人造灯和佛像,更不用说每周都有数十人进出出。换句话说,这与稀有独特的细菌习惯生长的原始环境正好相反。2001年,她和丈夫搬到不列颠哥伦比亚省的家乡,Joe Dobson,第二年她在汤普森河里开了一家公司。
    
     十年后,她发现了一个她可以称之为完美洞穴的东西。在2016年发表的一篇论文中,Chipsam和她的同事概述了他们的初步发现,并报告了在铁幕洞穴中发现的100种细菌。其中12.3%是未知的,甚至可能是新细菌。到目前为止,有两种。它们已被证明对多药耐药微生物菌株有效。
    
     早春,我坐在一辆卡车的驾驶室里,罗伯·沃尔开车送我们穿过智利瓦克盆地的一条偏僻的乡间小路,来到那个山洞。大片大片的树木从一边延伸到另一边,表明森林深处隐藏着一个巨大的地下洞穴网络。
    
     在充满生机的森林深处,苔藓冢的一侧有一米宽的金属门,像一个蒸汽朋克霍比特洞。只有墙和Stowe Shinseki能带人进来。一旦大门被打开,你就会从10米(从一对相连的梯子)下降到地球的内部。你会发现半公里曲折的石灰岩隧道,地下水池,幽闭恐怖裂缝,石笋悬挂在天花板上,黑暗是主人。
    
     作为CRVC的成员,现年40多岁的沃尔是铁幕洞的看守人,他与政府合作控制通道。它的确切位置是保密的。而且这个地区的其他洞穴经常被周末游客破坏,这是一个困扰沃尔的长期问题。保护它。独特的资源是至关重要的,铁门洞穴中的金属门保护它免受世界的影响。进入者必须严格遵守消毒程序,以防止通过挖洞装置和科学仪器污染分离的细菌。
    
     如果同一天进入洞穴的人已经进入另一个洞穴,则需要净化的或者全新的挖洞装置。这是为了防止有机物的交叉污染,从而破坏洞穴细菌的特定栖息地,并且可能破坏独特的(潜在有用的)细菌。通常,参赛者穿着一次性的泰威克工作服,离开洞穴时用塑料袋密封,并喷洒消毒剂。在进入或离开洞穴之前,必须更换容易清洁橡胶底部的靴子。当然,科学公式也是如此。在取样过程中使用的IPP必须先消毒或未使用,然后密封在包装中直到需要。
    
     Stowe Shinseki带领我们进入了深渊。他的工作是确保Chipsham和她的团队——以及洞穴环境——在样本采集过程中是安全的。尽管技术上,铁幕洞穴不像其他附近的洞穴那么具有挑战性,但是它的内部是狭窄的和蜿蜒的,需要。有经验的导游带路。
    
     斯托洛辛斯基和沃尔并不是唯一冒着生命危险去寻找新细菌的洞穴探险家;不列颠哥伦比亚洞穴探险家联合会(BCSF),一个由不列颠哥伦比亚洞穴探险家组成的联合组织,冒险进入该地区的各种地下洞穴,为Chipsham.Ben采集样本。在灰熊的栖息地,所以洞穴探险者需要乘直升机进入以免受到攻击。另一种洞穴需要潜水者潜水——这是大多数微生物学家无法企及的技术壮举。如果没有这些洞穴探险者无偿的辛勤劳动,Chipsham的研究工作将停滞不前,抗生素耐药性问题将继续失控地发展。
    
     当我们待在洞穴里的时候,斯托罗辛斯基带领我们穿过洞穴低矮的屋顶下的狭窄通道,小心翼翼地避免触碰古老的洞穴墙壁。他还负责维护带领我们穿过洞穴的光带。偏离通道太远不仅有损坏的危险。斯托·辛斯基半开玩笑地说,山洞后面,圆锥形小路边缘有一个1米宽的大洞,通向似乎无底的黑暗,它会一直通向地球的中心。
    
     有一次,为了给我们的队腾出空间,斯托辛斯基向后靠在洞壁上,一颗拳头大小的松石打在他的背上。虽然他没受伤,但规则要求他向我们发出危险警告,并有意识地离开墙。幸运的是,天花板完好无损。
    
     在奇尔威克东北约250公里处,有一座大学城,名叫卡姆卢普斯。它穿过了木材场,穿过了需要用铁链锁住的障碍物,穿过了被远山环绕的半干旱草原。自2002年以来,奇普萨姆一直在一个小镇工作。L L形实验室位于汤普森河大学科学楼第三层。
    
     Chipsham的实验室用放大的洞穴细菌黑白照片装饰,像粉笔上的灰头。墙壁是用于处理可能有害的洞穴样品的不锈钢生物安全柜。气压、氧含量、光和矿物质都有助于洞穴细菌的进化。细菌北京代孕适应环境,但人们认为钙离子侵入细菌DNA链可能导致最大的变化,迫使细菌适应遗传或死亡。碳酸钙或硫酸钙。
    
     Chipsam使用镊子或棉签收集洞穴样品,然后通过含有琼脂的容器壳传送到实验室,并保持在12摄氏度以模拟洞穴条件以保持微生物存活。Koning,Chipsam试图从洞穴样品中分离细菌,然后将它们培养在分离培养基上,这是漫长而遥远的过程的第一步。
    
     但是要使地下细菌在实验室中茁壮成长,它们必须精确地复制它们形成的条件。
    
     我们不知道每种细菌想要在什么样的培养基上生长,Chip Arthur M承认。我只能猜测它们喜欢什么样的生物、物理和化学因素,并试图在实验室中模仿它们。这永远不会是100%。我们经常错过很多东西。
    
     即使这种营养液被证明足以提高地下生命,也需要很长时间。在正常情况下,一些洞穴细菌在实验室里需要2-8周才能生长。洞穴细菌的快速生长通常不能通过提供丰富的营养来起作用。用这种方式把WAL-MART超市放在他们的头上。毕竟,洞里没有光,他们得到的只是一些有机物质,或者从上面渗出,或者以其他方式渗出。洞穴细菌的独特之处在于这种环境。
    
     如果Chipsam的研究小组能够分离出细菌及其代谢物显示出开始生长的迹象,那么细菌的基因组必须使用基因挖掘技术进行测序。然而,由于资金紧张,Chip Arthur M的实验室无法进行这样的实验。4300公里外的渥太华大学化学和双分子科学系。在那里,生物化学主任克里斯托弗·博迪和他的博士生杰西卡·戈斯正在寻找一种细菌中与抗生素相关的遗传模型,该模型已经在美国医学界成功应用。过去。如果他们发现这个序列,他们将评估细菌对抗各种病原体的抗生素活性,并试图更好地理解它是如何工作的。与安一起工作的最大好处之一是我们可以在技术上相互补充,博迪解释说。她是一个优秀的微生物。生物学家,在发展细菌方面有一流的技能。我的实验室本质上是更分子化的。我们在这次合作中的作长沙代孕用是测序安的基因组以发现细菌,并利用基因组信息指导我们发现新的抗生素和抗真菌药物。
    
     不幸的是,对于博迪的团队来说,开发新的抗菌药物的任务已经变成了个人的任务。去年,戈斯因为抗生素耐药的细菌感染失去了一位朋友。
    
     到目前为止,Chipsam和她在汤普森河大学的研究小组在铁幕洞穴中发现了100种新的细菌分离物,但是只有两种最有希望的细菌被研究。这是一个引人注目的策略,Chip Arthur M叹息道。我没有足够的学生或资金来进一步研究这种细菌。我们必须关注那些杀灭能力强、最稳定的细菌。换句话说,每次我训练它们,它们都需要产生有用的代谢物。
    
     然而,即使是两种新的抗生素在当前的危机中似乎也是有价值的帮助,尽管Chipsam的用途不确定。但是抗生素的发展远非简单的。Chip Arthur M说,可能需要10到25年才能在货架上买到一种新的抗生素。你认为有大的药物吗L公司会赞助我们吗这是一项枯燥的工作,也是一种风险。我们可能在洞穴中发现100种细菌,但是其中一些细菌对某些细胞有毒。一些细菌可能同时杀死太多的东西。想想制药公司的盈利性质。开发一种新的抗生素需要我们10亿美元,而每种抗生素的持续时间只有7到10天,在效率方面,这对他们来说不好。
    
     尽管芯片亚瑟M的担忧在现实中,对新药的研究还远远没有结束。自2014以来,创新基金会,内斯塔,已经授予研究者多达800万的抗生素研究的杰出贡献。基金会为什么不给他们资金,因为他们有财务问题。莱姆斯
    
     内斯塔挑战奖中心奖项的负责人丹尼尔·伯曼解释说,事实上,我们有自己的财务问题。500万奖项来自私人投资者。另外300万奖项来自英国政府的英国创新计划。因此,奖金仅限于机构。在英国。伯曼预测,即使他们能在全球范围内提供资金,另一个问题是,资助者不喜欢长期行动。如果你现在看看补贴药物的渠道,重点是帮助那些发现潜在新药的人为临床试验做准备。
    
     伯曼指出了AMR评论背后的经济学家吉姆·奥尼尔的建议。奥尼尔提倡一种市场准入的奖励制度,即政府提供数十亿美元的奖励基金。这些钱将奖励那些发现新抗生素的公司,允许他们在这些公司出售抗生素。低价,而不是通过出售每种抗生素来获利。然而,伯曼认为存在固有的问题。广谱抗生素的广泛使用只能导致同样的问题:免疫系统的削弱,为新的超级细菌打开大门。BRIM,伯曼相信新的抗生素只能通过严格的处方获得。
    
     即使在一个满足所有这些条件的乐观的世界里,开发新的抗生素可能总是暂时的解决办法还有其他原因。尽管有极端微生物,对所研究的细菌进行遗传控制是开发新抗生素的唯一可能途径。这是我们目前的做法。但是这远不可靠。从青霉素在1928年引入,到1943年引入链霉素,到80年代引入达托霉素,细菌通常在一两年内产生耐药性,Chipsam说。历史告诉我们,我们生产任何药物,细菌都会继续存在。现今,我们的抗生素比原来的核心抗生素略有改进。这就是为什么药剂师们谈论青霉素G、K、N、O、V等等的原因。问题是人们只能在抗生素失效之前调整配方。
    
     尽管存在看似无法克服的困难,但Chipsam和Bodi乐观地认为,他们将在某个地方找到一种新的细菌,这种细菌至少能帮助人类一段时间。目前,我们只接触到了极端微生物的表面。
    
     任何环境都是非常有趣的,Boddy说。我们的研究集中在从古代考古遗址到海洋的许多独特地方。我们只能从海洋环境中培养细菌15年了,现在正在测试大量新的抗生素和抗癌药物。临床试验中的ED。
    
     切普·阿瑟·M仍然想知道她在退休前能否找到新的抗生素。她说:作为母亲,我至少会觉得我已经尽了最大努力来防治儿子和后代的多重耐药性感染。无论如何,她仍然希望解决日益增长的全球性抗生素问题。危机总是在我们的脚下。
    
    

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