當腸道菌群被一個療程的抗生素擊倒時，我們自身攜帶的一種普通腸道細菌就會大量繁殖。由於這種細菌對許多抗生素具有天然的抗藥性，它反過來造成了一些問題，特別是在醫療機構。由瑞典隆德大學領導的一項研究現在顯示了兩種分子機制如何共同作用使細菌具有額外的抗性。領導這項研究的隆德大學高級講師Vasili Hauryliuk說：”利用這些知識，我們希望能夠設計出更好的藥物。”

艱難梭狀芽孢桿菌的插圖，具有豐富的鞭毛。科學家們在艱難梭菌中發現了一種增強其抗生素抗性的雙重機制，這可能為針對抗性細菌的更有效的治療策略鋪平道路。

來自抗生素耐藥菌的威脅是眾所周知的，因為它很嚴重。去年，《柳葉刀》雜誌報導，2019年估計有127萬人死於無法用現有藥物治療的細菌感染。為了應對這一威脅，了解基礎的分子機制是至關重要的。

在抗生素治療期間，正常的腸道菌群被擾亂，這為耐抗生素的細菌病原體提供了機會，否則這些細菌會通過與”良好”的腸道細菌競爭而被抑制。最有問題的細菌種類之一是艱難梭狀芽孢桿菌，即C. diff。它存在於我們的腸道中，對抗生素治療有抵抗力，並能引起嚴重的腹瀉感染。這種細菌產生孢子的能力意味著它很容易傳播，因此在醫療環境中造成問題，導致死亡率增加和治療時間延長。

Vasili Hauryliuk說：”在這種情況下，抗生素不是在拯救你，而是在促進二次細菌感染。眾所周知，在使用一種叫做克林黴素的抗生素治療後，感染C.diff的風險會增加，但其原因不明。”筑波大學助理教授、該研究背後的研究人員之一Obana Nozomu說：”我們的研究顯示，一種新型蛋白質傳達了對克林黴素所屬的抗生素類的抗性。”

瑞典、日本、英國、美國、愛沙尼亞和德國的研究人員在一次國際合作中對C.diff的抗藥性機制進行了調查，這項研究的結果已經發表在《核酸研究》上。當研究人員確定了一個負責抗性的新型蛋白質。該蛋白在核醣體上工作–核醣體是生產細菌中蛋白質的分子工廠，使細菌具有能力。核醣體是抗生素的主要目標之一：如果不能合成蛋白質，細菌就不會生長、複製並導致感染。

“這種新發現的蛋白質將抗生素分子從核醣體中踢出來。我們還看到，它與另一個抗性因子結合。第二個因素對核醣體進行化學修飾，使抗生素分子與它結合得不那麼緊密。”隆德大學高級講師、這篇文章的共同作者Gemma C. Atkinson說：”超強的抗性是兩種機制、兩種因素結合的結果，這樣一來，細菌就擁有了對抗抗生素的’超級力量’。”

研究人員使用低溫電子顯微鏡，以便在分子水平上研究對抗生素的抗性機制。這一知識為對抗抗藥性和細菌引起的感染的新治療策略開闢了道路。

“幾年前，哈佛大學的Andrew G. Myers實驗室已經開發了新一代核醣體結合抗生素，被稱為伊博黴素。這是一種非常有效的藥物，可以擊倒’普通’的C. diff細菌。然而，這項研究的結果顯示，具有這兩種抗性因素的C. diff菌株，不幸的是，對這種抗生素也有抗性。這意味著有必要設計出結合得更緊密的抗生素分子，以克服這種抗性。”Vasili Hauryliuk說：”我們現在與邁爾斯小組在這個方向上進行合作。”

這項研究還發現，某些針對核醣體的抗生素會誘發抗性因子的產生。這也可能為設計新的抗生素分子提供線索，因為如果不合成抗性因子就不能誘發抗性。