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解决抗生素耐药难题,以色列科学家发现西兰花提取物可破坏菌群通讯,相关技术已产业化

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抗生素是用于预防和治疗细菌感染的药物。当细菌因使用这些药物而发生变化时,就会出现抗生素耐药性。目前每年有 700,000 人死于耐药性,世界卫生组织(WHO)上个月因缺乏新的抗菌疗法来应对日益严重的 AMR(抗生素耐药性)威胁而发出警告。

近年来的研究成果揭示了抗生素耐药问题除了与耐药菌株的大量产生有关外,还与致病菌在人体内以生物膜的方式生长密切相关。生物膜是细菌粘附在物体表面上形成的一种具有高度结构性的膜状复合物,其主要成分为细菌分泌的胞外基质和细菌菌体。生物膜的形成显著增强了细菌对抗生素、化学菌剂以及机体免疫系统的抵抗能力。

以色列本古里安大学团队最近发现,在西兰花中发现的一种叫做 3,3'-二吲哚甲烷(DIM)的物质可以降低对某些抗生素的耐药性。相关研究以题为“Anti-Virulence Activity of 3,3′-Diindolylmethane (DIM): A Bioactive Cruciferous Phytochemical with Accelerated Wound Healing Benefits”发表在同行评审期刊Pharmaceutics。

十字花科蔬菜,如卷心菜、西兰花、大头菜等,可产生具有增强临床益处的高活性植物化学物质,包括 DIM。DIM 的生物活性和特性一直是备受关注和研究的主题。除了其突出的化学治疗活性外,其它特性还包括抗病毒、抗真菌、抗寄生虫、抗炎能力、减弱关节炎和破骨细胞生成。

DIM 已在某些癌症的治疗中大剂量使用。新研究发现,低浓度的 DIM 会破坏细菌之间的“群体交流”,防止它们对人类造成伤害。群体通信允许细菌共享有关细胞密度的信息并相应地调整其基因表达,形成细菌生物膜,保护细菌不被抗生素根除。

为此,团队针对革兰氏阴性病原体进行了一系列测定,包括转录组分析等。

研究结果表明,两种最优先的细菌病原体鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的生物膜形成分别被抑制了65%和70%。当与抗生素妥布霉素联合进行测试时,可以抑制94%的铜绿假单胞菌生物膜。

此外,研究小组还发现,DIM 具有抗炎作用。在另一项实验中,科学家们在动物模型中对受感染的伤口使用 DIM,发现伤口愈合得更快、更有效。

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▲图 | DIM 处理可防止鲍曼不动杆菌(A)和铜绿假单胞菌 PA01(B)在流动系统中形成生物膜(来源:上述论文)

目前,该技术进一步开发和商业化正在初创公司LifeMatters进行。上述论文的主要研究人员Ariel Kushmaro、Karina Golberg,以及Robert Marks都在该公司任职。

Karina Golberg在生物传感器、细菌通讯、生物膜、生物活性功能表面、免疫学等领域具有丰富的研究经验;Ariel Kushmaro的研究侧重于开发用于环境传感、生物修复、环境微生物学、生物膜和药物发现的各种技术,包括新型抗生素和群体感应抑制剂。

Ariel Kushmaro表示,商业模式是首先获得 DIM 批准,作为食品添加剂和农业领域的治疗方法,例如鸡、山羊和牛饲料的添加剂,可以改善动物健康。只有在此之后,才可以推进到人体保健。

此外,LifeMatters的官网显示,其涉及到的领域还包括侵入式医疗器械。

Ariel Kushmaro相信 DIM 可能会在未来5年内被批准用于动物,并在未来 10 到 15 年内被批准用于人类。“今天,经过多年的研究,我们有信心在未来 DIM 和其他微生物通讯干扰物将完全取代抗生素,我们的研究结果表明,除了已知类别的抗生素外,其他研究途径也有广阔的前景。”

参考资料:

1.https://www.mdpi.com/1999-4923/14/5/967/htm

2.https://www.sciencedaily.com/releases/2022/07/220711135337.htm

3.http://lifematters.co.il/antimicrobal_resistance.html

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