超級細菌連環爆 噬菌體即將復甦抗生素陣線聯盟?

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自從今年五月中,美國境內發現首位病患感染了能抵禦最強抗生素的超級細菌(superbugs)後,更加緊揚起了人們對於抗生素濫用的警戒。然而,七月初美國又再度爆發第二例超級細菌的案例,這兩例似乎之間並無聯繫,這意味著或許有更多的超級細菌潛伏在我們之中。

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圖/聳動的標題頻繁出現在各媒體界面:「任何抗生素殺不死」、「首現夢魘超級細菌」以及「突破最後防線的細菌」!那我們該如何面對與防備呢?

最強抗生素v.s.終極細菌

然而,大家先不用這麼驚慌,事情並沒有各界媒體所描述得如此嚴重,這些細菌並非是「無藥可治」,而是該種細菌帶有mcr-1基因,可以抵禦當前最強大、最後手段的抗生素 – 多粘菌素(colistin),不過,仍然能被其他抗生素治癒。其實,早在 2009 年及 2011 年,已經曾經有過對當下「最後手段抗生素」有抗藥性的細菌出現,但這些爆發都經由其他抗生素平息而終。雖然此些案件目前仍然還在人類可以控制的範圍內,但 mcr-1 存在於細菌的質體中(plasmid),極易於細菌間的接合而快速傳播,若未來碰巧將 mcr-1 基因散播至原本只能由粘多素消滅的超級細菌上,便有機會製造出可能抵抗所有抗生素的「終極細菌」!

興衰如浮雲 抗生素世代還能持續多久

廣為人知的盤尼西林(Penicillin)是世界上第一個被發現的抗生素,英國微生物學家佛萊明(Alexander Fleming)於 1928 年意外發現他抑制葡萄球菌的功能,並且在二次大戰期間被視為萬靈丹,於 1945 年獲得了諾貝爾醫學獎。然而,1980 年代以前,幾乎所有的病菌都不具備抗藥性,而今短短不到 40 年的時間,病菌已經以全新面貌出現;細菌抗藥性的問題就像全球暖化一般,迫在眉睫而且無法逆轉,並且造成全球性的威脅,世界各國將難置身其外。

雖然現今各國醫療機構已大幅降低抗生素的使用,但抗生素使用的廣泛已出乎想像。農業以及養殖業使用農用抗生素來避免感染以增收益;畜牧業使用抗生素生長促進劑(antibiotic growth promoters, AGPs),世界各地已經有多項舉發於牲畜體內發現對多粘菌素呈抗藥性的大腸桿菌的記錄;而食用者不僅將殘留的抗生素當配菜吃,還有可能將抗藥細菌藉由食物傳染至人體。

或許人類的世界正在邁入「後抗生素世代」,目前急需發展新的抗生素。近年來許多公司對投資開發新抗生素的意願低迷,因為研發癌症或罕見疾病的藥物,獲得的利潤往往更大。但因應近年來的狀況,世界各組織希望製藥公司能多投入針對抵禦超級細菌的藥物方案,而今年年初,各大藥廠包括 Pfizer 及 Johnson & Johnson 發佈前置聲明,希望政府單位可以創建獎勵制度以及撥款協助開發新的抗生素,希望各界聯手面對超級細菌的問題。

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舊鐵鑄新刄 噬菌體回歸抗菌陣容

為了設法對付超級細菌,科學家想要繼續開拓抗生素世代以前的方法。早在 1930 年代,亞培公司(Abbott Laboratories)等曾大量研發生產噬菌體(bacteriophages)來消滅細菌;但隨著抗生素的高效能脫穎而出,噬菌體逐漸被西方國家淘汰了,不過俄羅斯以及部分東歐國家仍然持續研究噬菌體來抑制細菌感染。噬菌體是一種特殊的病毒,只能寄宿在細菌體內並在細菌體內複製繁殖,而當病毒體內的噬菌體成熟後,便會破壞細菌的細胞結構而使其死亡。

由於噬菌體會針對細菌無法突變或是保守的組成成分進行破壞,故不易產生如同抗生素一般的抗藥性。此外,噬菌體俱有很強的特異性,一般只會感染特定種類的病原菌,不會破壞正常菌群,不像抗生素往往會破壞消化道及泌尿道等益菌菌落;同時,目前也沒有任何噬菌體引起的嚴重副反應或過敏現象。但是隨著研究的深入,不全看到噬菌體應用於治療的潛力,同時也有許多問題尚未明朗。首要的困境是噬菌體宿主範圍狹窄,而臨床感染通常是混合感染,導致需要精確的治療前測定;為了解決問題,噬菌體表面呈現技術應運而生,此技術可望將目標蛋白連接噬菌體的套膜蛋白,藉此改變其專一性受體,而瞄準指定的標靶細菌。

在東歐的部分國家,已有不少細菌及並採用噬菌體治療;俄羅斯製藥公司 Microgen 生產噬菌體對抗痢疾以及開始測試抗生素無效的病人。美國第一例噬菌體療法臨床安全試驗已由 Ampliphi 公司於 2005 年進行,並於 2009 年初步公佈其安全性與效能,並期待接下來的臨床試驗接續成功。今年七月,美國國立衛生院將舉辦噬菌體研討會並邀請數百位俄羅斯及波蘭學者參與,看來西方國家也將要極力融入噬菌體參與抗菌之戰!

一物剋一物,是大自然中不變的法則。多年以來,人們用抗生素消滅細菌的同時,也強化了細菌;然而,若是我們仍然像以前一樣,以濫用抗生素的方式使用噬菌體,可能有一天,細菌也會找的另一個出路來對抗噬菌體,進行下一個「後噬菌體世代」的輪迴。

參考文獻:
1. No, this isn’t the start of the antibiotic apocalypse, just bad reporting. Ars Technica. May 26 2016
2. Second US patient had antibiotic-resistant superbug infection. CNN. July 12 2016
3. Medicine turns to bacteriophage therapy to beat superbugs. The Sidney Morning Herald. January 24 2016
4. Virus therapy to attack superbugs. Phys Org. April 21 2016

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