醫學

瓦解細菌堡壘

演化生物學家正試圖利用干擾細菌社交生活的新方法來攻擊細菌。

撰文/齊默(Carl Zimmer)
翻譯/潘震澤
2015-04

醫學

瓦解細菌堡壘

演化生物學家正試圖利用干擾細菌社交生活的新方法來攻擊細菌。

撰文/齊默(Carl Zimmer)
翻譯/潘震澤
2015-04

重點提要
■「社會微生物學」這個新興領域的研究人員相信,他們找到了防止致病細菌對抗生素產生抗藥性的新方法。
■這個方法主要是利用干擾細菌彼此間溝通與合作的過程來達成。
■從演化理論推測,細菌要對這種「抗社交」藥物產生抗藥性,應該會困難得多;但不是每個人都相信這種發展抗生素的新策略會成功。

瑞士蘇黎世大學的庫莫利(Rolf Kummerli)致力於研究能阻止致命性感染的新藥物。每一天,他都在擺滿了細菌培養皿與培養瓶的實驗室裡工作,這正是進行這種研究工作理所當然的環境,只不過之前他走了一條迂迴的道路才來到這裡。他在念研究所時,花了好幾年在瑞士阿爾卑斯山徒步旅行,研究螞蟻的社會行為,在取得演化生物學的博士學位後,才把注意力轉向微生物與抗生素。

從螞蟻到抗生素,並不如表面上看來繞了那麼多路。科學家研究動物社群的合作行為的演化已有幾十年,例如在螞蟻王國中,不孕的雌蟻會幫蟻后孵卵。「社會微生物學」(sociomicrobiology)這個新興學門的研究,顯示支配螞蟻的社會合作原則也能用來解釋細菌社群。一如螞蟻,微生物也生活在複雜的社群環境裡,必須相互溝通與合作,以獲取整體利益。這種社群演化的見解提供了對抗細菌感染的新策略,科學家正在探討一個想法:與其使用傳統抗生素來攻擊個別細菌,不如轉而攻擊整個細菌社群。

這種新策略符合目前的需要。細菌已演化出廣泛的抗藥性,讓臨床治療產生危機。舉例來說,美國疾病防制中心估計,美國每年有2萬3000人死於具抗藥性的細菌感染。能抵抗幾乎所有藥物的結核病菌株與其他病原品系不斷現身,美國國家過敏與傳染病研究所的所長佛奇(Anthony S. Fauci)說:「這已經是個真實問題,我們也有充份的理由相信,情況會變得更糟。」

對此危機的標準反應,一向是設法減緩細菌抗藥性的演化速度,以及尋求新藥取代逐漸失效的舊藥;只不過這是一種單調乏味且成效不彰的做法。除非我們找出不同的對抗之道,否則細菌會毫不留情地演化出抗藥性,而且不會停止。美國國家癌症研究院(NCI)的理論生物學家派普(John Pepper)說:「每回我們研發出新的藥物,後來都失效了。於是,解決之道變成:『動作快點!製造另一種抗生素!』這麼做可以維持幾個月,但就是不夠好。」

許多傳染性細菌的致病力,有賴其整體的行為。社會微生物學家正尋找摧毀細菌社群的機會,做法包括干擾細菌間的溝通,或是阻斷細菌合作蒐集養份。從演化理論推測,細菌的整體行為應該是臨床治療的對抗目標,攻擊細菌的社交行為可能不是避免演化萬無一失的策略,但至少能明顯減緩細菌抗藥性的演化速度。

雖然社會微生物學家已經提出詳細的理論辯證,以及一些前景看好的實驗結果,但他們還得說服許多懷疑論者。對於根據演化原理發展出來的藥物可以防止細菌抗藥性的說法,仍有研究人員感到懷疑。至於一向對抗生素敬而遠之的藥廠,也沒有準備好要把這種新藥物推向取得核准上市的漫漫長路。