醫學

反攻細菌堡壘

以細菌自身分泌的酵素破壞其生物薄膜,藥物得以深入細菌大本營。

撰文/柯羅(Diana Crow)
翻譯/張薰文
2016-09

醫學

反攻細菌堡壘

以細菌自身分泌的酵素破壞其生物薄膜,藥物得以深入細菌大本營。

撰文/柯羅(Diana Crow)
翻譯/張薰文
2016-09


細菌很黏,黏到我們必須定期到牙醫診所報到,把它們從我們的牙齒上刮掉。牙菌斑可能是最廣為人知的一種生物薄膜,在泌尿道、或在囊腫性纖維化(cystic fibrosis)患者肺中也有其他生物薄膜,這些具黏性的細菌聚集物是慢性感染的一大要素,最大問題是抗生素通常無法穿越這些黏質物,到達(並摧毀)包裹於其中的致病細菌。


生物薄膜是細菌分泌用來包裹自身的防禦網,由絲狀醣類、蛋白質和DNA碎片構成。加拿大多倫多兒童醫院的結構生物學家貝克(Perrin Baker)形容這種結構就像微生物界的「堡壘」,他和同事豪威爾(Lynne Howell)試過許多方法來拆除這種結構。「我們想在這些牆上製造裂縫,讓軍隊得以進入。」為了製造這些裂縫,科學家研究綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa),綠膿桿菌會在囊腫性纖維化患者的肺中製造生物薄膜,並導致慢性阻塞性肺病甚至死亡。綠膿桿菌會產生一些不同的酵素以清除過度生長或糾結的生物薄膜醣類,使細菌自身能夠在結構中穿梭自如。貝克和豪威爾研究這些酵素,想從中獲得反制之道。


他們先從細菌中萃取兩種具生物薄膜修剪能力的酵素,然後把這些酵素加入佈滿生物薄膜的培養皿中,結果發現這些酵素可以破壞大部份來自不同種類綠膿桿菌所製造的含醣結構,例如其中一種綠膿桿菌所製造的生物薄膜,有94%都因接觸這些酵素而遭分解。這項研究結果最近發表在《科學進展》。


然而,雖然這些酵素造成大片的生物薄膜剝落,卻不會傷害其中的細菌。美國史丹佛大學的傳染病學家波利奇(Paul Bollyky)說:「這種方法本身並非靈藥。」但它確實可使生物薄膜內絕大部份的細菌暴露在外,有利後續的抗生素治療或體內免疫系統進攻。


研究人員接下來要測試這些酵素在小鼠肺臟是否也像在培養皿中有效。貝克對於把這些酵素塗抹在醫院儀器上能否預防抗藥性細菌的孳生,也相當感興趣。