科學(xué)，技術(shù)和研究機構(gòu)(A * STAR)和IBM研究所的生物工程和納米技術(shù)研究所(IBN)領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組開發(fā)了一種合成分子，可以殺死5種致命類型的多重耐藥細菌，如有，副作用。他們的新材料可以開發(fā)成抗菌藥物來治療抗生素耐藥性感染的患者。這一發(fā)現(xiàn)在Nature Communications的科學(xué)雜志上有報道。

對抗生素有抗藥性的超級細菌是嚴(yán)重的健康威脅。根據(jù)英國抗菌素耐藥性評論，超級細菌每年在全球范圍內(nèi)造成大約70萬人死亡。到2050年，如果現(xiàn)有的抗生素繼續(xù)失去效力，每年可能有1000萬人死亡。

“全球迫切需要能夠有效對抗超級細菌的新型抗菌藥物。由于細菌開始對最后一種抗生素產(chǎn)生抗藥性，這種情況變得更加嚴(yán)重，最后一種抗生素只能給感染耐藥細菌的患者， “IBN執(zhí)行董事Jackie Y. Ying教授說。

研究界正在嘗試使用合成聚合物開發(fā)抗生素的替代品。然而，迄今為止開發(fā)的抗微生物聚合物對于臨床使用來說毒性太大，不能生物降解或者只能靶向一種細菌。

為解決這一問題，IBN的Yi Yan Yang博士召集了來自美國，中國和新加坡的多學(xué)科研究團隊，開發(fā)了一種新的抗菌聚合物，稱為胍鎓功能化聚碳酸酯，具有獨特的殺滅機制，可以針對廣泛的多重耐藥細菌。它可生物降解，對人體細胞無毒。

聚合物以下列方式殺死細菌。首先，聚合物特異性結(jié)合細菌細胞。然后，聚合物通過細菌細胞膜轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中，在那里它導(dǎo)致細胞內(nèi)容物(蛋白質(zhì)和基因)沉淀，導(dǎo)致細胞死亡。

該小組測試了感染了五種難以治療的多藥耐藥細菌的小鼠的聚合物：Acinetobacterbaumannii，大腸桿菌，肺炎克雷伯菌，耐甲氧西林金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌。這些超級細菌通常由醫(yī)院中的患者獲得，并且可以引起導(dǎo)致膿毒性休克和多器官衰竭的全身性感染。結(jié)果顯示，從小鼠中有效地除去了細菌，沒有觀察到毒性。

研究人員隨后進一步測試了聚合物對小鼠的有效性，這兩種類型的系統(tǒng)感染由超級細菌引起：腹膜炎(胃內(nèi)層感染)和銅綠假單胞菌肺部感染。聚合物消除了兩組小鼠的細菌感染，毒性可忽略不計。

IBN集團負責(zé)人Yi Yan Yang博士說：“我們已經(jīng)展示了第一個可生物降解的合成大分子的例子，它在小鼠體內(nèi)具有廣譜抗菌活性，具有獨特的殺滅機制，無毒性。一旦聚合物完成殺滅細菌的工作它會在三天后自然降解，不會殘留在體內(nèi)。這種抗菌劑對治療和預(yù)防多重耐藥性全身感染有很大希望。“

“這項研究說明了這一新研究領(lǐng)域的潛力，我們將其稱為'大分子療法'，為多種疾病創(chuàng)造全新的治療方法，”James Hedrick博士說，他是IBM研究員杰出研究人員 - 加州圣何塞市阿爾馬登。“2016年，我們展示了合成聚合物對抗致命病毒疾病的功效。目前用于治療細菌感染的研究使我們有朝一日能夠用一種新型機制治療一系列傳染病，而不會產(chǎn)生耐藥性。 “

為確定細菌是否會對聚合物產(chǎn)生任何抗性，該團隊與A * STAR新加坡基因組研究所的Paola Florez de Sessions博士和IBM Research-Almaden的Simone Bianco博士的細胞工程小組合作進行基因組分析。他們發(fā)現(xiàn)即使用聚合物多次處理后細菌也沒有顯示任何抗性發(fā)展。

這項研究還與北達科他大學(xué)醫(yī)學(xué)與健康科學(xué)學(xué)院和浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院合作完成。

IBN和IBM正在尋求與制藥公司合作，將聚合物開發(fā)成為患者的抗菌治療。