抗生素接班人「奈米粒子」助攻 超级金黄色葡萄球菌完败

2020-07-11

一种取自红血球膜中的奈米粒子，可以有效抓住细菌毒素，并让身体的免疫系统有时间认识并杀死他们，包括对许多抗生素都免疫的「超级金黄色葡萄球菌」（上图黄色）。这种奈米粒子有机会成为一种「类毒素疫苗」，让全球抗生素滥用带来的祸害，有挽救的机会。这项研究刊登在「自然奈米科技」(Nature Nanotechnology)杂誌。

加州大学圣地牙哥分校的研究者，将超级金黄色葡萄球菌（MRSA，注1）毒素与奈米粒子注射到小鼠体内，接着发现奈米粒子能够激发小鼠的免疫系统对抗毒素，进而防止身体受到伤害。这些毒素是由细菌分泌出来，用来破坏身体细胞，给它「打洞」让细胞渐渐虚弱死亡。奈米粒子可以紧抓住这些毒素，让它们不能作用，然后让免疫系统出手把它们杀死。

与传统的类毒素疫苗只能让10%小鼠存活相较，奈米粒子的效果提高到50%，如果再多注射几次，奈米粒子的效果可到100%，传统类毒素疫苗则到90%，也就是说，MRSA 遇到奈米粒子完败。

这项技术的意义在于，许多细菌都会分泌这种毒素，包括大肠赶菌、李斯特菌、梭菌、金黄色葡萄球菌与 MRSA，在抗生素滥用到非常严重的今天，此类奈米粒子差不多就是抗生素的接班人了。

但这样说也不完全正确，因为抗生素会自己对付细菌，不论是直接攻击细菌让它们同样漏汤至死，或是阻碍细菌生成过程（注2），但奈米粒子不会攻击细菌，只是让细菌毒素对它的攻击无效，还能同时抓住毒素让它们不能伤害其它细胞，它就像是一个手铐，把歹徒抓起来，并把歹徒五花大绑，动弹不得。

金黄色葡萄球菌类的毒素杀伤力很大，一般免疫系统对付不了，因此许多疫苗是透过加热或化学方法减弱毒素的强度，让免疫系统有较佳的优势，不过研究团队领导人、毕业于北京清华大学的圣地牙哥分校奈米工程教授张良方表示，愈是加热这些毒素，它就愈安全，但相对地，对结构的破坏就愈大，对于免疫系统来说，它认识的敌人就愈不像是原来的样子，这样子生产出来的抗体，效果就不够好。

奈米粒子的好处是它抓住毒素，却不会改变它的结构，如此一来，免疫系统便能彻底认识毒素的原始长相，这是过往的技术办不到的事。如果接续前面的比喻，奈米粒子把歹徒五花大绑推倒在地上，像小孩子的一群免疫细胞冲出来，每个人拚命对歹徒丢石头，最后歹徒给丢到死，又因为奈米粒子并没有把歹徒打得鼻青脸肿、完全不成人形，因此小朋友们还会认得歹徒的长相，下次再碰到也不会认不出来。

张良方说，单一个红血球就可以支援3000个奈米粒子生成，数量相当足够，每一个奈米粒子直径85奈米，大约一千个才跟人类头髮直径一样长。他们并不会滞留在人体太久，两星期后，奈米粒子就会排出体外。

（Cover Photo Credit：National Institutes of Health/Department of Health and Human Services）

注释

超级金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus , MRSA)，是金黄色葡萄球菌的一种。金黄色葡萄球菌是环境中普遍存在的细菌，但一般情况下并不会让人体生病，只有在免疫系统衰弱时才会伺机而动，其中超级金黄色葡萄球菌对许多青霉素类的抗生素产生抗药性，目前只能使用万古霉素及其他新发展的药物来治疗。MRSA 在医院、监狱等人群聚集的地方容易感染，美国曾出现体育馆更衣室感染的案例，手术时透过伤口感染也有可能。（回到本文）抗生素一般分两种，一种是直接攻击细菌，阻止细胞璧形成，细菌便会因为低渗透压而破裂死亡；或是打开细胞膜上的通道，让细胞内物质流出而死，这些通称杀菌剂。另外一种是阻止细菌需要的蛋白质合成，或是阻止细菌的 DNA 转录过程，让细菌无法繁殖，这种通称为抑菌剂。（回到本文）

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