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细菌中出了个叛徒:身为细菌还爱吃细菌?抓过来做药!

 hghhphf 2016-12-06

作者:S.西尔维希耶 
编辑:Calo


1897年,日本细菌学家志贺洁发现了志贺氏菌(Shigella)。作为杆菌性痢疾的祸首,这类细菌每年导致约1.63亿严重痢疾病例,并夺走超过100万人的生命,可谓是最臭名昭著的病原菌之一。


志贺氏菌是一类革兰氏阴性的杆状细菌,可以制造出能杀死细胞的志贺毒素。图片来源:cdc.gov


抗生素曾经是人们对抗这些恶魔的有力武器。但因为这些武器被滥用,包括志贺氏菌在内的许多细菌展现出了抗生素耐药性,其中一些病原菌甚至对多种抗生素都具有耐药性,因而被人们称为“超级细菌”。在医院,耐药菌感染的问题日益变得棘手,面对“后抗生素时代”的逼近,人们能如何抵抗愈发猖獗的耐药菌?


让细菌来吃细菌


“以菌治菌”是科学家们构思出的办法之一。在自然界中,生存着一种叫做噬菌蛭弧菌(Bdellovibrio bacteriovorus)的细菌。顾名思义,这种细菌以细菌为食,“捕食”的对象正落在多出产致病菌的细菌类群——革兰氏阴性菌(如大肠杆菌、志贺氏菌等)中。


蛭弧菌的生活史。图片来源:参考文献,果壳网编译重制


由于蛭弧菌广泛存在于自然界中,而目前也尚没有与蛭弧菌相关的疾病报告,科学家认为有可能围绕它们建立一种安全无害的生物治疗手段,去抗击病原菌的感染。但毕竟蛭弧菌本身也是一种细菌,动物的免疫系统如果发现它们,会怎样对待这些“友军”?为了回答这些问题,诺丁汉大学伊丽莎白·肖克特(R. Elizabeth Sockett)和伦敦帝国理工学院的塞尔吉·莫斯托维(Serge Mostowy)小组用模式生物斑马鱼(Danio rerio)做了研究,结果最近发表在《当代生物学》杂志上。


研究者首先需要评估蛭弧菌的存在是否会对斑马鱼造成麻烦。在预实验中,表达红色荧光蛋白的蛭弧菌被注射进3日龄斑马鱼的后脑。在24小时后,被注射蛭弧菌的斑马鱼全部存活,而蛭弧菌的数量逐渐减少,但仍然还有一些能被检测到。此外,这些斑马鱼的形态发育和运动能力都没有异常。这样来看,至少蛭弧菌和斑马鱼短期内的“和谐共存”是可以达到的。


接下来,研究者放心地开始了“以菌治菌”环节。他们用一种叫福氏志贺氏菌(Shigella flexneri)的病原菌来感染斑马鱼——所选取的菌株同时对链霉素与羧苄青霉素具有耐药性。他们向斑马鱼的后脑先接种了致死剂量的志贺氏菌,再注射蛭弧菌。由于这两种细菌被带上了不同颜色的荧光蛋白标记,研究者得以观察它们的数量和分布变化情况。




蛭弧菌对志贺氏菌的清除作用。对照组(上)中可见志贺氏菌(绿色光点)在斑马鱼后脑繁殖。而在注射了蛭弧菌(红色光点)的实验组(下),志贺氏菌逐渐减少。注射18小时后,志贺氏菌几乎已被消灭干净。失去食物的蛭弧菌也经历了数量下降。图片来源:参考文献

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