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战胜超级病菌



作者:Liz Porter

要战胜致命的难辨梭状芽孢杆菌绝不是一件轻而易举的任务,而微生物学家迪娜·利拉斯(Dena Lyras)副教授正在一步一步地解决这一难题。

蒙纳士大学的微生物学家迪娜·利拉斯副教授不仅在生活中与丈夫、儿女、父母之间有着许多重要的关系。除此之外,她还与被她和她的同事们称之为“艰难梭菌”的难辨梭状芽孢杆菌——一种医院的超级病菌建立了重要的长期关系。

作为一名医学研究者,她专注于研究这种病菌已超过10年。这种病菌会导致老年患者产生严重腹泻,而其致命性在过去十年间有愈演愈烈的趋势。这种病菌曾在加拿大、英国、澳大利亚及美国引发过多种流行性传染病,每年所消耗的医疗保健成本估计高达 32 亿美元。

超级病菌在医院环境中极为繁盛,医院通常会采用处方抗生素来消灭这种会引发特定疾病的细菌。然而,这些抗生素同时也会消灭患者肠道内的“好细菌”和具有保护作用的自然菌,从而使得“坏细菌”(例如,难辨梭状芽孢杆菌等)有机会乘虚而入并疯狂繁殖。

在过去的 14 年间,扎根于墨尔本的利拉斯副教授一直在致力于研究这种细菌究竟是如何活动,以及新生的细菌如何以及为何会变得如此强大。在澳大利亚,她敦促医院和护理中心对目前感染艰难梭菌的患者情况进行追踪。

利拉斯副教授表示,艰难梭菌其实并没有什么可看的:它只是一个简单的杆状有机体,而且需要通过高倍显微镜放大数千倍才能看得见。然而,当她发电子邮件给“艰难梭菌社区”(她对团队的称呼)的同事们时,她形容自己是时常对其“朝思而醒,暮想难眠”。这些位于澳大利亚珀斯、英国和美国的科学家同行们也正在研究着这种病菌。

她说自己的丈夫非常理解自己。“他也是微生物学家,所以他会用心倾听我的想法。每一位科学研究者多少都会患上点强迫症。”她笑着补充说。

难辨梭状芽孢杆菌是一个难缠的对手:难缠却又让人着迷。

“这种病菌无法在有氧环境中生存,所以你会觉得它很容易被杀灭。”利拉斯副教授说道。然而,这种病菌自身表现为两种形式:一种是使人致病的营养细胞;一种是传播这种病菌的 “孢子”。这种顽固的相当于种子的孢子,不仅能够在氧气环境中生存,而且能抵御多种抗菌药剂。

“当人们被感染后,细菌就会产生大量的孢子,并快速向四处传播。医院里一旦出现了这种艰难梭菌,要想彻底根除几乎是不可能的。”

听起来是不是很可怕?“它们还非常聪明,”利拉斯副教授说道,“对此我充满了好奇。这些微小的生物体具有如此强大的伤害能力,而如果没有高倍成像设备,我们甚至都看不见它们……它们还在不断地变化。当你找到一种方法来对付它们时,它们马上又会找到另一种方法来化解,而且非常迅速。”

利拉斯副教授虽然觉得这种病菌的变化能力“让人着迷”,但同时也意识到这对于临床医师和被感染的患者而言将是一个令人抓狂的难题。

当利拉斯副教授还在墨尔本拉筹伯大学(La Trobe University)攻读博士学位时,她便已开始了关于导致细菌变异的抗生素耐药性基因的研究。1992 年,作为蒙纳士大学博士后研究员,她参加了朱利安·鲁德(Julian Rood)教授关于相关病菌及食物中毒常见原因之产气荚膜梭状芽孢杆菌中 DNA 运动的研究项目。1995 年,针对在世界各地任何一家使用过抗生素的医院中普遍存在的难辨梭状芽孢杆菌,科学家们进行了对于同一种基因的运动形式的研究。

2005 年,加拿大及英国的多家医院爆发的流行性传染病使这项研究成为了当务之急:国际社会的科学家们为此夜以继日地工作,奋力破解难辨梭状芽孢杆菌的基因秘密。此后不久,蒙纳士大学研究人员收获了多项重大的发现,并相继阐述了病菌毒性日益增加的原因。

难辨梭状芽孢杆菌会产生毒素 A 和毒素 B这两种主要的致病毒素。三十 多年的研究表明,毒素 A 在引发疾病的过程中具有更为重要的作用。然而在 2009 年,国际杂志《自然》(Nature)发表了鲁德教授及利拉斯副教授的开创性研究,这一研究推翻了此前对毒素 A 的认识,揭示了毒素 B 才是艰难梭菌感染性肠道疾病的主要致病原因。

“以前的所有研究都是在纯化毒素的基础上进行的,”利拉斯副教授指出,“然而,当你将提取其中一个因素,并在一个独立于其他所有因素的环境中对其进行研究时,则很有可能使你对病菌的感染过程做出错误的诠释。”

为此,鲁德教授与利拉斯副教授直接对细菌进行研究,并在此之前又花了几年时间完成了细菌的基因工程:即让一种形式缺少含有毒素 A 的基因,另一种形式缺少含有毒素 B 的基因。

去年年底,利拉斯副教授在破解难辨梭状芽孢杆菌 DNA 代码的过程中取得了进一步的进展。她的研究小组发现了这种病菌基因中的某种特定突变是如何使毒素产生并出现失控,从而形成高毒性菌株的确切机理。

“有一种特别的‘抑制剂’基因,在正常情况下,它能对毒素的生成进行控制——并使其维持在一定的水平。”利拉斯副教授解释道,“而在流行性或强毒性菌株中,这种基因则是不完整的。它会产生一种会防碍其正常功能的基因突变”。

在这项发表于国际微生物学杂志《公共科学图书馆-病原体》(PLoS Pathogens)的实验中,利拉斯副教授及其同事格伦·卡特(Glen Carter)博士将完整的病菌基因放回了细菌中,并观察到了这种基因如何降低病菌毒性的过程。

目前,利拉斯副教授正在与制药公司 Immuron 展开合作,以针对难辨梭状芽孢杆菌引发的疾病研究治疗或预防的方法,其中包括相关的疫苗。与此同时,还有其他的研究项目正在试图找出这种病菌对人体与动物肠道造成伤害的确切途径。

“我认为要成为科研人员,你必须具备创造力,”利拉斯副教授说道,“[科学研究]就犹如一个巨大的拼图游戏。当你不断地往拼图中添加一块图块时,就能得到更加清晰的画面。而当你每添加一个图块时,又会引出另外 10 个图块的拼接问题。”

2012年 10 月

蒙纳士社交媒体

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