該細菌可能與2016年在布魯塞爾機場引爆的炸彈的彈片一起進入了她的肉。或者，也許微生物搭便車乘坐用於治療傷口的外科手術器械。無論哪種方式，儘管經過多年的抗生素治療，“超級細菌”還是拒絕征服。
該名女子在恐怖襲擊中倖存克雷伯氏菌肺炎，經常在醫院的手術患者接收細菌菌株。僅通過將抗生素與新的實驗治療相結合，醫生才終於擺脫了超級細菌。
像這樣的毀滅性藥物感染都太普遍了，它們代表著對全球健康的不斷增長的威脅。 2019年，抗生素耐藥細菌直接殺死全球大約有127萬人並造成368萬人死亡。僅在美國，耐藥細菌和真菌一起引起估計280萬感染和35,000人死亡每年。
問題越來越嚴重：18種有關細菌的7個由疾病控制與預防中心（CDC）追踪，對普通抗生素的耐藥性越來越被認為是必不可少的維持公共衛生。同時，製藥公司使新的抗生素能夠擊敗微生物。少於30種抗生素目前處於開發管道目標“優先”細菌，正如世界衛生組織（WHO）所定義的那樣，大多數藥物仍然容易受到抵抗的影響，就像其前輩一樣。
因此，一些科學家正在超越傳統的抗生素來尋找新武器，這些武器不會推動超級細菌的興起。他們新興的阿森納特徵殺死細菌的病毒。CRISPR;和微生物分子。他們希望這些實驗治療方法已在患者中進行了測試，將殺死超級細菌而不會促進抗藥性。
“對我而言，願景是我們超越了抗生素，實際上只是看到了更廣泛的選擇，”追逐貝塞爾，在德國Helmholtz基於RNA的感染研究研究所RNA合成生物學研究小組的負責人告訴Live Science。
但是，除非這些新的治療學已經準備好黃金時期，否則世界需要減少其過度使用和濫用抗生素的方法，專家們說，這正在加快這些救生藥物過時的速度。
抗生素耐藥性如何出現和擴散
抗生素直接殺死細菌或減緩其生長，讓免疫系統完成工作。這些藥物以幾種方式起作用 - 通過防止細菌建造堅固的牆壁或製作其副本脫氧核糖核酸， 例如。促進生長的抗生素通常會破壞核醣體，即細菌細胞產生蛋白質的工廠。
許多抗生素射擊完全相同的分子靶標，和所謂的廣譜抗生素機制是如此普遍，以至於它們都在兩個主要類別上工作細菌：革蘭氏陽性和革蘭氏陰性，由其細胞壁的構成和厚度來區分。廣譜抗生素，尤其是體內有害和有益細菌的壓力進化防禦策略驅逐或禁用藥物，或者改變其靶標。
細菌可以通過隨機DNA突變或通過稱為水平基因轉移的過程將“抗性基因”與其他細菌交換。通過進行這些基因轉移，細菌可以迅速將這種突變傳播到體內和環境中的其他細菌群體。
濫用醫療保健中的抗生素以及農業中的抗生素給了細菌無休止地發展抗藥性的機會，從而增加了曾經可處理的感染將危及生命的機會。
利用病毒與細菌作鬥爭
提議的抗生素替代方法之一是一個多世紀以前首次構思，在1928年發現之前青黴素。稱為噬菌體療法，它使用細菌感染病毒稱為噬菌體，或簡單地“噬菌體”，通常通過入侵其細胞並將其從內部拆分來殺死細菌。
噬菌體還可以向細菌施加壓力，以放棄其耐藥性工具套件中的關鍵工具。例如，稱為U136B的噬菌體可以對大腸桿菌。浸潤大腸桿菌，噬菌體使用外排泵，蛋白質大腸桿菌通常用來將抗生素從細胞中泵出。如果是大腸桿菌試圖換泵以避開噬菌體，它降低了細菌泵出抗生素的能力。
“如果在全球範圍內使用噬菌體療法……這不會導致相同的耐藥性問題。”
耶魯大學保羅·特納
與抗生素不同，細菌不太可能獲得對噬菌體療法的廣泛抵抗力， 說保羅·特納，耶魯大學噬菌體生物學與治療中心主任。
特納（Turner）和其他專家得出的結論是，“如果在全球範圍內使用噬菌體療法，那將不會導致對它的廣泛抗藥性問題，這是抗生素使用導致該問題的方式，”他告訴Live Science。
原因如下：抗生素抗性已被抗生素抗性大大加速濫用和過度使用抗生素， 尤其廣譜抗生素該作用於各種細菌。相反一個或幾種菌株在一個細菌中。
特納說，靶細菌仍然可以進化對單個噬菌體的抵抗力 - 但是，通過選擇正確的噬菌體組合，科學家可以做到這一點，以使細菌的進化付出代價。這種成本可能是毒力降低或增加抗生素的脆弱性。
迄今為止，噬菌體療法主要是通過像布魯塞爾機場轟炸受害者這樣的患者中的一種監管框架進行了測試，該框架被稱為“富有同情心”，他們的感染沒有其他治療選擇。噬菌體療法具有在這些環境中顯示成功，在最近的觀察性研究在100名與抗生素一起接受噬菌體的患者中。
但是，到目前為止，在臨床試驗中，噬菌體療法通常沒有比標準抗生素更好或安慰劑。最近的兩項試驗提示了該治療方面的有效性特異性肺 和腳感染，但完整的結果尚未發布。
特納說，未來試驗的成功將是進入診所的關鍵。他補充說，這些試驗將不得不顯示用於多種感染的療法，確定劑量並確認噬菌體療法不會傷害體內有用的細菌。
將細菌對他們的防禦措施
儘管以強大的基因編輯工具而聞名，但CRISPR技術實際上是根據在許多細菌中發現的免疫系統（CRISPR-CAS）改編而成的。
該免疫系統的關鍵成分包括分子剪刀，稱為CAS蛋白，ADNA片段的記憶庫細菌是從曾經感染了該細菌的噬菌體中收集的。通過敲擊其記憶庫，CRISPR-CA可以將其致命的剪刀引導到入侵的噬菌體DNA中的精確點，並像一塊絲帶一樣剪切。
“ CRISPR機械進入了一組細胞，但是只有那些具有您選擇的序列或序列的細胞才會受到攻擊和殺死。”
蔡斯·貝塞爾（Hiri）
不過，有時Crispr-Cas有時會偶然地攻擊噬菌體追隨細菌細胞自己的DNA，觸發致命的自身免疫反應。這種現象激發了貝塞爾和他的同事使用CRISPR-CAS探索切碎細菌細胞的DNA。
貝塞爾告訴《 Live Science》，“它的真正吸引力是它是一種特定於序列的工具，”它僅針對您告訴它的DNA，而不是其他細菌中存在的序列。因此，一旦對患者進行給藥後，“ CRISPR機械進入了一組細胞，但是只有那些具有您選擇的序列或序列的細胞才會受到攻擊和殺死。”
您如何將CRISPR-CAS進入合適的細菌？ Beisel說，各種研究小組正在測試不同的輸送方法，但目前，最好的策略似乎是將CRISPR機械加載到感染目標細菌的噬菌體中。
Beisel是Locus Biosciences的聯合創始人和科學顧問，該公司目前正在測試CRISPR增強噬菌體療法在中期，大約800人的試驗。這種方法將噬菌體殺死細菌的能力與CRISPR-CAS破壞基本細菌基因的能力結合在一起。與無CRISPR噬菌體療法一樣，還需要進行臨床試驗來確定治療的安全性和適當的給藥。
貝塞爾說：“我可以看到這些[治療]在五到十年的時間範圍內進行。”
設計師分子殺死細菌
除了噬菌體和CRISPR之外，科學家還開發了抗生素替代品，這些抗生素替代品可以利用細菌的肽 - 蛋白質構建塊的短鍊和酶，酶，專門的蛋白質，這些蛋白質會跳動化學反應。這些分子與抗生素有所不同，因為它們可以通過靶向無法輕易獲得對其攻擊能力的細菌蛋白來殺死非常狹窄的細菌。
實驗室製造的分子稱為肽核酸（PNA）是一些最有前途的候選者。這些工程分子可以設計為阻止細菌細胞構建必需蛋白質這對於他們的生存至關重要。 PNA通過鎖定特定來做到這一點mRNA，遺傳分子載有從細胞控制中心建造蛋白質到其蛋白質構建部位的指令。不過，PNA不能自己進入細菌細胞，因此它們是通常附著在其他肽上那很容易穿過細菌細胞壁。
Beisel解釋說，通過靶向蛋白質，即細胞不會改變自身，PNA可以避免觸發耐藥性。工程分子也可以靶蛋白直接導致抗生素耐藥性，例如，用於從細胞中將抗生素推出的外排泵或能夠禁用藥物的酶。通過清空細菌的耐藥性工具套件，PNA可以使其容易受到標準治療的影響。
抗菌PNAS仍在在實驗室菜餚中測試 和動物並且尚未進入人類試驗。而且，科學家需要確保基於PNA的治療不會無意間擾亂人類細胞或有用的細菌。
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除了PNAs之類的肽外，稱為賴氨酸的酶是另一種有前途的治療選擇。裂解素在自然界中被噬菌體用於從內部開放的細菌。它們的作用像小劍，切成細菌細胞的外壁，散發出膽量。分子軍刀是不太可能促進抵抗力因為細菌無法輕易改變裂解素靶向的必需細胞壁成分。
接觸時萊賽因迅速屠宰細菌，它們可能是非常具體的，在保留其他細菌的同時殺死了某些類型的細菌。此外，可以在實驗室中調整脂蛋白要改變它們靶向的細菌，請提高其效力並提高體內的耐用性。
一些賴氨酸已經與數百名參與者一起進入了後期和晚期的人類試驗，其中已被測試為抗生素的補充治療但是贏得了 混合的結果。
同時，抗生素的管理可以挽救生命
除非這些下一代細菌殺手進入市場，否則必須立即採取措施來阻止超級細菌的興起，以防止濫用抗生素，從而使細菌首先施加壓力以進化抗性。
“通過降低個人風險，您預計您將降低總體人口級別的風險。”
Shruti Gohil博士，Inspire-Asp試驗
例如，醫生可以更努力地證實細菌而非病毒是在開處方抗生素之前感染的背後感染的。Shruti博士Gohil，四個的首席調查員INSPIRE-ASP試驗，旨在改善醫院抗生素使用的聯邦資助研究。其他保障措施可以包括審計醫生的處方，以查看是否可以使用較窄的譜藥代替廣泛的藥物，或者需要特殊的頻譜藥物的特殊清除。 Gohil說，這些步驟不僅在醫院中至關重要，而且從初級保健到牙科都有任何抗生素。
醫生與患者之間的每一次互動都很重要。
Gohil強調說：“通過降低個人風險，您預計您將放棄總體人口級別的風險”，並最終削減了抗多藥的蟲子的患病率。
