一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，世界上最高產(chǎn)的細(xì)菌之一銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa），能夠通過以前在任何傳染性微生物中都未曾見過的一種機(jī)制——觸覺，來折磨人類、動(dòng)物甚至植物。這種獨(dú)特的能力能夠使銅綠假單胞菌無處不在，而且也可能讓這些耐抗生素細(xì)菌易于受到一種新治療形式的攻擊。

美國普林斯頓大學(xué)和達(dá)特茅斯學(xué)院的研究人員，將相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在最近的《PNAS》雜志。該研究稱，假單胞菌是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)僅在附著到宿主表面后引發(fā)感染的病原體。這種機(jī)制意味著，這種細(xì)菌，不同于大多數(shù)的病原體，不依賴于任何一種宿主特有的化學(xué)信號，只是與傳染時(shí)機(jī)成熟的一些生物體接觸。

然而，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)菌表面一個(gè)稱為PilY1的蛋白質(zhì)失效時(shí)，細(xì)菌就不能感染其他生物體。這表明，一種可能的治療方法，不是試圖消滅病原體，而是靶定細(xì)菌自身用以感染的機(jī)制。

本文通訊作者、普林斯頓大學(xué)分子生物學(xué)副教授Zemer Gitai解釋說，大多數(shù)細(xì)菌、病毒和其他致病菌都依賴“味覺”，來響應(yīng)與其共進(jìn)化的宿主特有的化學(xué)信號。然而，假單胞菌通過它們的觸覺，能夠在人類、植物、動(dòng)物、大量人造表面以及水和土壤中茁壯成長。它們會(huì)引發(fā)有可能致命的人類器官感染，并且是許多醫(yī)院獲得性疾?。ɡ鐢⊙Y）的罪魁禍?zhǔn)住＿@種細(xì)菌在很大程度上不受抗生素的影響。

Gitai說：“假單胞菌能夠感染一切生物的能力，在以前已經(jīng)知道。不知道的是，它如何能夠檢測出如此多種類型的宿主。這是本研究的關(guān)鍵部分——通過利用這種觸覺，而不是味覺，假單胞菌也能識別出任何一種合適的宿主，引發(fā)感染并試圖殺死它。”

研究人員發(fā)現(xiàn)，，假單胞菌要引發(fā)感染必須滿足兩個(gè)條件：表面附著和“群體感應(yīng)”。Gitai與本文第一作者、博士后研究人員Albert Siryaporn、達(dá)特茅斯學(xué)院微生物和免疫學(xué)教授George OToole、OToole實(shí)驗(yàn)室資深科學(xué)家Sherry Kuchma共同合作完成了這項(xiàng)研究，他說，研究人員專注于表面附著這條線索，因?yàn)樗嬲沟眉賳伟c眾不同。

為了證明細(xì)菌廣泛的殺傷力，Siryaporn用細(xì)菌感染ivy單細(xì)胞，然后將變形蟲導(dǎo)入相同的樣本；假單胞菌立即發(fā)現(xiàn)并迅速淹沒了單細(xì)胞動(dòng)物。Siryaporn說：“細(xì)菌并不知道它所攻擊的是什么樣的宿主。它們所知道的是，它們在宿主上，所以它們準(zhǔn)備進(jìn)攻。它不能在一個(gè)宿主和另一個(gè)宿主之間加以區(qū)別。”

然而，當(dāng)Siryaporn刪除細(xì)菌表面的PilY1蛋白后，細(xì)菌就失去了其感染進(jìn)而殺死宿主變形蟲的能力。Siryaporn說：“我們相信，這種蛋白質(zhì)是表面?zhèn)鞲衅?。?dāng)我們刪除這個(gè)蛋白質(zhì)時(shí)，細(xì)菌仍然在表面上，但是它們并不知道自己在表面上，所以它們不會(huì)引發(fā)毒性。”

Gitai說，因?yàn)榧賳伟砻娴?span lang="EN-US">PilY1是毒力所需的，它為開發(fā)藥物治療假單胞菌感染，提出了一個(gè)全面而易于接近的靶標(biāo)。

斯坦福大學(xué)生物工程助理教授Kerwyn Huang說，這項(xiàng)研究是一個(gè)重要的示范，用一種新興的方法來治療病原體——通過禁用而不是消滅它們。

Huang很熟悉這項(xiàng)研究，但并沒有參與其中，他指出：“這項(xiàng)工作表明，PilY1傳感器是整個(gè)毒性反應(yīng)的一種關(guān)鍵，為設(shè)計(jì)特別打亂激活毒力的機(jī)制線索的治療方法，打開了大門。”

Huang說：“這是一個(gè)關(guān)鍵的例子——我們的想法將變成未來抗病毒藥和抗生素的范式，試圖殺死微生物并不是應(yīng)對感染的最佳策略。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)的檢測機(jī)制線索的分子因素，是設(shè)計(jì)這樣化合物的關(guān)鍵。”

Gitai說，靶定諸如PilY1這樣的蛋白質(zhì)，為對抗日益嚴(yán)重的細(xì)菌抗生素耐藥性問題，提供了一種途徑。使假單胞菌中的蛋白質(zhì)失效，并不能阻礙細(xì)菌繁殖的能力，只是阻礙其感染能力。

Gitai說，當(dāng)一種藥物可殺死所有的靶生物體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生抗生素耐藥性，留下耐藥性細(xì)菌。這些突變，以前占少數(shù)，以驚人的速度繁殖——大約每30分鐘數(shù)量翻倍，并成為病原體的優(yōu)勢菌株。如果細(xì)菌感染的能力被禁用，但卻沒有死亡，突變的生物體就不大可能接管。

Gitai說：“我很樂觀的是，我們能夠利用靶定PilY1的藥物，抑制整個(gè)毒性過程，而不是逐個(gè)消滅細(xì)菌。這可能是一種全新的策略。實(shí)際上人們應(yīng)該做的是，篩選能抑制毒性但保持其生長的藥物。這種蛋白質(zhì)提供了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種可能途徑。”

Gitai說，PilY1也存在于各種宿主范圍的其他細(xì)菌中，包括淋球菌或大細(xì)菌菌屬伯克氏菌，這兩種菌分別引起人類淋病，連同假單胞菌一起，是導(dǎo)致囊性纖維化患者肺部感染的主要原因。可能PilY1在檢測這些細(xì)菌表面和觸發(fā)感染的過程中發(fā)揮類似的作用，從而可能是一個(gè)治療靶標(biāo)。

哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)教授Frederick Ausubel稱，該研究可能有助于解釋條件致病菌如何能夠感染多種類型的宿主。Ausubel沒有參與這項(xiàng)研究，但他指出，最近的研究發(fā)現(xiàn)了很多關(guān)于細(xì)菌如何啟動(dòng)一種感染的見解，特別是通過群體感應(yīng)和化學(xué)信號，但是在一系列不相關(guān)宿主中這一切是如何完成的，仍然沒有答案。

Ausubel說：“廣泛范圍的病原菌，如假單胞菌，能夠僅僅依靠化學(xué)線索，來警惕是否有合適的宿主存在。”

他說：“假單胞菌會(huì)利用表面附著作為其中一個(gè)主要輸入信號來觸發(fā)毒力，這合情合理，尤其是如果信號附著到一般表面，而不是一個(gè)特定的表面?？赡苡幸环N優(yōu)勢，僅在附著到宿主細(xì)胞上后才觸發(fā)毒力，當(dāng)然也有可能是，其他宿主范圍的機(jī)會(huì)致病菌利用一種類似的策略。”