抗生素喬裝鐵質 潛入敵陣殺惡菌

◆ 孫紅哲(左二)及其研究團隊。
◆ 孫紅哲(左二)及其研究團隊。

  港大妙計滅菌 「雙重特洛伊木馬」策略初奏效

  在古希臘經典戰爭故事「木馬屠城記」中,希臘軍隊藏匿於巨型木馬伺機潛入特洛伊城,將對方一舉殲滅。原來這條妙計也可用在對付「超級細菌」耐藥性上。由於「超級細菌」以吸收鐵質維生,香港大學研究團隊開發了名為「雙重特洛伊木馬」的策略,將金屬類藥物和一種結構與鐵質相似的抗生素「鐵霉素」共同運用,在「喬裝」成鐵質後通過細菌攝取鐵質的途徑,將抗生素「偷運」到細菌細胞之中,將細菌趕盡殺絕。◆香港文匯報記者 高鈺

  細菌感染威脅人類健康,但人類過度使用抗生素助長了細菌的耐藥性,幾乎所有臨床使用的抗生素在不同菌株中都出現耐藥性,尤以革蘭氏陰性菌(Gram-negative bacterial)最難治療。它可引起肺炎,肺部或尿道、皮膚和軟組織感染、敗血症等。屬於革蘭氏陰性菌的「銅綠假單胞菌」,由於其外膜由脂多醣組成,使許多抗生素難以通過外膜進入細菌細胞,它還可以通過「外流泵」這種特殊蛋白質來將抗生素快速排出細菌細胞,削弱抗生素藥效。

  港大葉志成范港喜基金教授(生物無機化學)及化學系講座教授孫紅哲指出,針對上述耐藥性的問題,其團隊設計了「雙重特洛伊木馬」策略,旨在恢復「頭孢地爾」(Cefiderocol)等「鐵霉素」類型抗生素的藥效。

  頭孢地爾含有兒茶酚(Catechol),這成分可作為鐵載體,被「銅綠假單胞菌」攝取,提高了其抗菌活性,但在僅僅數年間,頭孢地爾耐藥的細菌菌株就出現了。而研究發現,頭孢地爾耐藥性,與「β-內酰胺酶」的產生、鐵載體受體突變、外排泵(Efflux Pump)等因素有關。

  對於細菌而言,鐵就像是它們的食物,在進行DNA複製、供應基本營養物質或發揮其他重要功能時,都需要利用鐵質來達成。港大團隊發現,金屬化合物「檸檬酸鉍」具有抑制「金屬-β-內酰胺酶」的能力,而這種酶是與抗生素耐藥性有關的酵素。

  藉細菌攝鐵特質做「臥底」

  上述兒茶酚金屬絡合物可以破壞細胞內鐵的攝取,干擾重要的鐵功能。而「雙重特洛伊木馬」策略,即通過鐵載體受體,同時運輸鐵霉素和金屬離子,以此提高鐵霉素的抗菌活性。

  此策略已經成功運用在活體小鼠模型中,港大團隊已提交了專利申請。

  有關策略不僅增強了鐵霉素的效力,還延長了其藥效,為對抗「超級細菌」的臨床治療帶來了曙光。這項研究結果亦已經在學術期刊《自然·通訊》上發表。