新分子可以杀死五种致命的抗药性超级细菌

科学，技术和研究机构(A * STAR)和IBM研究所的生物工程和纳米技术研究所(IBN)领导的国际研究小组开发了一种合成分子，可以杀死5种致命类型的多重耐药细菌，如有，副作用。他们的新材料可以开发成抗菌药物来治疗抗生素耐药性感染的患者。这一发现在Nature Communications的科学杂志上有报道。

对抗生素有抗药性的超级细菌是严重的健康威胁。根据英国抗菌素耐药性评论，超级细菌每年在全球范围内造成大约70万人死亡。到2050年，如果现有的抗生素继续失去效力，每年可能有1000万人死亡。

“全球迫切需要能够有效对抗超级细菌的新型抗菌药物。由于细菌开始对最后一种抗生素产生抗药性，这种情况变得更加严重，最后一种抗生素只能给感染耐药细菌的患者， “IBN执行董事Jackie Y. Ying教授说。

研究界正在尝试使用合成聚合物开发抗生素的替代品。然而，迄今为止开发的抗微生物聚合物对于临床使用来说毒性太大，不能生物降解或者只能靶向一种细菌。

为解决这一问题，IBN的Yi Yan Yang博士召集了来自美国，中国和新加坡的多学科研究团队，开发了一种新的抗菌聚合物，称为胍鎓功能化聚碳酸酯，具有独特的杀灭机制，可以针对广泛的多重耐药细菌。它可生物降解，对人体细胞无毒。

聚合物以下列方式杀死细菌。首先，聚合物特异性结合细菌细胞。然后，聚合物通过细菌细胞膜转运到细胞质中，在那里它导致细胞内容物(蛋白质和基因)沉淀，导致细胞死亡。

该小组测试了感染了五种难以治疗的多药耐药细菌的小鼠的聚合物：Acinetobacterbaumannii，大肠杆菌，肺炎克雷伯菌，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌。这些超级细菌通常由医院中的患者获得，并且可以引起导致脓毒性休克和多器官衰竭的全身性感染。结果显示，从小鼠中有效地除去了细菌，没有观察到毒性。

研究人员随后进一步测试了聚合物对小鼠的有效性，这两种类型的系统感染由超级细菌引起：腹膜炎(胃内层感染)和铜绿假单胞菌肺部感染。聚合物消除了两组小鼠的细菌感染，毒性可忽略不计。

IBN集团负责人Yi Yan Yang博士说：“我们已经展示了第一个可生物降解的合成大分子的例子，它在小鼠体内具有广谱抗菌活性，具有独特的杀灭机制，无毒性。一旦聚合物完成杀灭细菌的工作它会在三天后自然降解，不会残留在体内。这种抗菌剂对治疗和预防多重耐药性全身感染有很大希望。“

“这项研究说明了这一新研究领域的潜力，我们将其称为'大分子疗法'，为多种疾病创造全新的治疗方法，”James Hedrick博士说，他是IBM研究员杰出研究人员 - 加州圣何塞市阿尔马登。“2016年，我们展示了合成聚合物对抗致命病毒疾病的功效。目前用于治疗细菌感染的研究使我们有朝一日能够用一种新型机制治疗一系列传染病，而不会产生耐药性。 “

为确定细菌是否会对聚合物产生任何抗性，该团队与A * STAR新加坡基因组研究所的Paola Florez de Sessions博士和IBM Research-Almaden的Simone Bianco博士的细胞工程小组合作进行基因组分析。他们发现即使用聚合物多次处理后细菌也没有显示任何抗性发展。

这项研究还与北达科他大学医学与健康科学学院和浙江大学医学院第一附属医院合作完成。

IBN和IBM正在寻求与制药公司合作，将聚合物开发成为患者的抗菌治疗。