1928年，抗生素的发现深刻地改变了人类历史。肺炎、肺结核和败血症等传染病曾广泛传播且致命，直到青霉素的出现使这些疾病得以治疗。曾经感染风险极高的外科手术变得更加安全和常规。抗生素的问世标志着科学上的一次重大胜利，改变了医疗实践，拯救了无数生命。
然而，抗生素的使用也伴随着一个重要的警告：过度使用会导致细菌产生耐药性。根据世界卫生组织的估计，2019年，超级细菌在全球造成了127万人死亡，并可能在未来几年对全球公共卫生构成越来越大的威胁。
为应对这一挑战，科学家们正在进行新的研究，发现近四分之一通常不作为抗生素开处方的药物（如用于治疗癌症、糖尿病和抑郁症的药物）在常规剂量下也能有效杀死细菌。了解这些非抗生素药物对细菌的潜在毒性机制可能对医学产生深远影响。如果这些药物以不同于标准抗生素的方式靶向细菌，它们可能成为开发新抗生素的先导。然而，如果它们的杀菌机制与已知抗生素相似，长期使用可能会无意中促进抗生素耐药性的发展。
在最近的研究中，麻省大学陈医学院的Mariana Noto Guillen博士及其同事们开发了一种新的机器学习方法，旨在确定非抗生素如何杀死细菌，并帮助寻找抗生素的新靶点。
新的杀菌方法
全球许多科学家和医生正在积极应对耐药性问题，包括麻省大学的研究团队。他们利用细菌的遗传学研究哪些突变使细菌对药物更耐药或更敏感。
当研究团队了解到非抗生素的广泛抗菌活性时，他们面临的挑战是弄清楚这些药物是如何杀死细菌的。为此，研究人员使用了一种新开发的基因筛选技术，研究抗癌药物如何靶向细菌。这种方法能够识别细菌突变时特定基因和细胞过程的变化。通过监测这些变化对细菌生存的影响，研究人员可以推断出药物的杀菌机制。
研究团队收集并分析了200种药物和数千种变异细菌的近200万个毒性案例。利用机器学习算法推断不同药物之间的相似性，研究人员将药物根据其对突变细菌的影响分组在一个网络中。
结果显示，已知的抗生素根据其已知的杀伤机制紧密分组。例如，所有针对细胞壁的抗生素被归为一组，而干扰细菌DNA复制的抗生素则被分开。值得注意的是，当非抗生素药物被纳入分析时，它们与抗生素形成了独立的中心，表明两者杀死细菌的方式不同。
新的药物靶点
研究团队的另一个重要发现来自Carmen Li的研究。她培养了数百代细菌，这些细菌暴露在不同的非抗生素药物中。通过对这些细菌的基因组进行测序，研究人员能够精确定位用于治疗寄生虫感染的药物三氯苯达唑杀死细菌的特定蛋白质，且目前的抗生素通常不针对这种蛋白质。此外，研究还发现另外两种与三氯苯达唑机制相似的非抗生素也靶向相同的蛋白质。
促进抗生素的发现
这些发现为研究人员提供了多种机会，以研究非抗生素药物与标准抗生素的不同之处。研究团队的方法有潜力解决开发抗生素的关键瓶颈。
寻找新的抗生素通常需要投入大量资源，筛选数千种化学物质并弄清楚它们的工作原理。大多数被发现的化学物质与现有抗生素的作用相似，因此被丢弃。然而，结合基因筛查与机器学习的方法，可能帮助研究人员发现以往未曾使用的杀菌方式。
总之，仍有许多不同的方法可以对抗细菌感染和抗生素耐药性的威胁，未来的研究将继续探索这些可能性。
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评论列表（4条）
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希望本篇文章《探索抗生素之外的细菌杀灭新途径——揭示其背后的机制》能对你有所帮助！
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