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    日前，來自加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員在《科學(xué)》雜志上報告稱，他們利用細(xì)菌生長定量模型，發(fā)現(xiàn)抗生素耐藥通過一種異乎尋常的途徑使得細(xì)菌能夠在抗生素存在的情況下繁殖。

    抗生素耐藥是存在于醫(yī)院和醫(yī)護療養(yǎng)所中的一個日益嚴(yán)重的健康問題。公共衛(wèi)生官員現(xiàn)正采用多種方法來限制細(xì)菌抗生素耐藥擴散——例如限制在家畜中使用抗生素，控制抗生素處方以及針對耐受常規(guī)藥物治療的細(xì)菌開發(fā)新藥。而了解細(xì)菌生長以及耐藥性進化的機制，使得科學(xué)家們能夠靶向進化過程本身，也能幫助阻止其散播。

    研究人員表示，了解具有抗生素耐藥性的細(xì)菌能夠在抗生素存在的條件下生長的機制，對于預(yù)測耐藥性擴散和進化具有重要意義。

    在這項最新研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)一種模式大腸桿菌菌株中的抗生素耐藥基因表達(dá)，取決于細(xì)菌菌落的生長狀態(tài)與耐藥機制效力之間的復(fù)雜關(guān)系。

    研究人員指出，在對一種藥物形成完全耐藥的過程中，細(xì)菌菌株通常首先獲得的是一種效力非常有限的機制。盡管此前已經(jīng)投入了極大的努力來逐個闡明一種藥物是如何抑制細(xì)菌生長，以及一種抗性機制是如何中和一種藥物的作用的，但對于耐藥性朝著全力進化這一重要階段，兩者是如何相斗的卻所知甚少。

    由于細(xì)菌耐藥的程度取決于細(xì)菌的生長狀態(tài)，細(xì)菌的生長狀態(tài)取決于藥效，而藥效又取決于耐藥性自身的表達(dá)，藥物和耐藥之間的相互作用非常復(fù)雜。研究人員認(rèn)識到就一類常用藥物而言，這一循環(huán)關(guān)系鏈有效發(fā)揮作用，提高了細(xì)菌對中間范圍藥物劑量的耐藥效力。

    利用預(yù)測性的定量模型，幫助引導(dǎo)了研究人員制定出臨界實驗評估這種復(fù)雜性。在他們的實驗中，研究人員采用了“微流體”設(shè)備來維持不同藥物劑量。在這樣的嚴(yán)格控制環(huán)境中培育出了對一種抗生素具有不同程度耐藥的大腸桿菌細(xì)胞，利用這種“微流體”設(shè)備，研究人員可以操控微量的液體，這使得他們能夠持續(xù)觀察個別細(xì)胞。研究人員發(fā)現(xiàn)針對廣泛的藥物劑量，遺傳相同的細(xì)菌細(xì)胞顯示出顯著不同的行為：盡管相當(dāng)大一部分?jǐn)y帶者耐藥基因的細(xì)胞停止了生長，另一些細(xì)胞仍以高速繼續(xù)生長。根據(jù)研究人員數(shù)學(xué)模型預(yù)測，這種稱之為“生長雙穩(wěn)態(tài)”（growth bistability）的現(xiàn)象，既取決于環(huán)境設(shè)定的藥物劑量，又卻取決于菌株遺傳組成設(shè)定的菌株耐藥程度，在進化過程中總在發(fā)生變化。

    研究人員表示，揭示這種行為生成了一些關(guān)于耐藥演變的認(rèn)識。有了這一模型，科學(xué)家可以記錄下耐藥性是如何獲得的，定量評估藥物的效力。盡管這一模型是針對一類藥物和一種耐藥機制所建立，研究人員認(rèn)為，在所有致病細(xì)菌物種中建立所有常用藥的預(yù)測模型是重要的。

    研究人員希望，能夠?qū)⑦@一信息傳遞給制藥公司和醫(yī)院，這里有一種富含信息的、定量方法可以觀測一種藥物對細(xì)菌的作用，以及當(dāng)細(xì)菌試圖獲得耐藥性時采用一種藥物治療它們的后果，并可將這種方法整合到臨床相關(guān)背景下的設(shè)計和藥效評估中。

    研究人員最后說道，了解藥物和耐藥之間相互作用的原理，不僅對于抗生素發(fā)展至關(guān)重要，對于了解其他疾病耐藥性出現(xiàn)也至關(guān)重要。一個突出的例子就是，耐藥癌細(xì)胞系的快速出現(xiàn)，這是導(dǎo)致許多癌癥藥物治療失敗的根源。