麻省理工学院：新陈代谢的基因突变将帮助细菌产生抗药

文／陈根

抗生素的重要意义至今无可代替。几十年来，抗生素从曾经致命的感染中拯救了无数人的生命，为人类传染病的防治做出了重要贡献。

但也由于人们的滥用和误用在当前造成了不可忽略的耐药危机。如今，这些不可或缺的抗生素正迅速失去效力，并对人们的健康和经济带来沉重负担。除了减少抗生素的耐用和误用，寻找抗生素的代替方法已经刻不容缓。

在对大肠杆菌的研究中，麻省理工学院（MIT）的研究人员发现，参与代谢的基因突变也能帮助细菌逃避几种不同抗生素的毒性作用。

此前，已有研究发现，当使用抗生素治疗时，许多细菌被迫加快新陈代谢，导致有毒副产品的积累。这些副产品会损害细胞并导致其死亡。然而，尽管新陈代谢在细胞死亡中起着作用，但科学家们还没有发现任何证据表明这种新陈代谢压力会导致帮助细菌逃避药物的突变。

此次研究中，研究人员进行了一项类似于通常用于寻找抗生素耐药性突变的研究。在这种类型的筛选也称为适应性进化筛选，研究人员从实验室的大肠杆菌菌株开始，然后用逐渐增加剂量的特定抗生素处理细胞。

经过第一次适应性进化筛选中，研究团队分析了比以前研究的更多的大肠杆菌细胞和更多的基因。这使他们确定了24个代谢基因的突变，包括与氨基酸代谢和碳循环有关的基因——这套化学反应使细胞从糖中提取能量，释放二氧化碳作为副产品。

第二次筛选中，研究人员强迫细胞进入高度代谢状态。随着温度的变化促使细胞进入非常活跃的新陈代谢状态，与此同时，它们也逐渐进化出对药物的耐药性。

随后，研究人员对这些细菌的基因组进行了测序，并将第一次筛选中的一些与代谢相关的突变，加上代谢基因的额外突变，与从患者中分离出来的耐药细菌的基因组库进行比较，发现了许多相同的突变。

研究人员表示，这些发现提出了一种可能性，即迫使细菌进入高度代谢状态可以提高现有抗生素的有效性。在未来，或将有更多新的研究途径来跟进以破解抗生素的耐药危机。