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目前,抗生素是我们对付体内致病细菌的有效武器,但狡猾的细菌不断变异,逐渐对大部分抗生素具有了耐药性。所以,研究人员正在研究新的方法来抵抗耐药细菌。
招安病毒
研发状态:人体临床试验阶段
细菌有天然的敌人,那就是被称为噬菌体的病毒。它们感染细菌后,会在细菌体内复制自己,破坏细菌的细胞结构,最终使得细菌死亡。之后,繁殖出的大量噬菌体便会冲破死亡细菌,再去感染其他的细菌。这个过程有点类似电影《异形》中的怪物感染人类的过程。噬菌体存在于自然界的各个角落,而早在1915年被发现时,它就被当作抗细菌制剂来使用,但鉴于那时的我们对噬菌体了解不足,所以当时并没有取得多大的进展。
现在,随着研究的展开,研究人员了解到一种噬菌体只会对某种类型的细菌(称为这种噬菌体的靶细菌)进行感染。而且靶细菌越多,噬菌体繁殖的越快,杀菌的过程就越短。所以可以用噬菌体治疗大量细菌感染的疾病,例如伤口感染、肺部感染等等。而且只需要少量噬菌体就可治疗感染疾病。另外一个好处是,噬菌体不会感染人类的任何细胞,所以它十分安全。现在,研究人员已经制出了一些特殊的噬菌体,可以对抗具有耐药性的金黄色葡萄球菌等等。
武装无害的细菌
研发状态:动物实验阶段
某些细菌会在代谢的过程中产生一种具有抑制其他种类细菌的多肽或前体多肽物质,这种物质称为细菌素。现在已经发现了几十种细菌素,其中科学家对一种叫做“尼生素”的细菌素研究得最为彻底,也是目前唯一用于商业生产的细菌素。大多数细菌产生的细菌素只对与自己亲缘较近的细菌有抑制作用,这与抗生素不同。而且,细菌素还具有无副作用、无抗药性、不污染环境等优点,所以研究人员正努力用细菌素去代替抗生素。
目前,尼生素已经被当作一种重要的天然防腐剂应用在食品行业中。而科研人员正在利用基因工程,使得无害的或有益的细菌产生细菌素,使得它们检测到其他的致病细菌产生的信息素时,释放出细菌素来进行攻击。
使细菌的基因沉默
研发状态:动物实验阶段
1998年,科研人员发现,当细胞中导入与原有的信使RNA相匹配的双链RNA时,可以使得信使RNA发生降解,这样与之对应的基因就无法转译出相应的蛋白质了,即基因沉默。这种方法称为RNA干扰,它可以长期地、永久地使基因沉默。
根据这种方法,研究人员可以设计一个特定的双链RNA,来阻止细菌中特定的基因发挥作用,这样细菌就无法编译出自己所需要的蛋白质了。没了蛋白质,细菌就无法进行细胞分裂或建造细胞壁,那么细菌只有死路一条了。
另外,利用RNA干扰方法,我们可以特定沉默某段基因,以此来研究此段基因的功能。也许在不远的将来,我们还可以用它来抑制引起癌症的基因来治疗癌症,或者抑制病毒的关键基因来治疗乙肝、艾滋病等由病毒引起的疾病。
编辑出耐药细菌
研发状态:概念验证阶段
最近,研究人员发现了存在于大多数细菌和所有古细菌中一种后天免疫系统,称为CRISPR系统。当病毒入侵细菌时,细菌的CRISPR免疫系统里相应的基因可以转录出与病毒相匹配的RNA,这种RNA与入侵病毒的基因组相结合,就会翻译出一种可以切割该病毒DNA的酶,这样就可以消灭掉病毒。
研究人员基于CRISPR系统的原理,研发出了编辑基因的新技术,而且在人体细胞中也可发挥作用。这个技术的应用前景十分广阔。例如,我们可以利用这种基因编辑技术,来去检索耐药细菌所具有的独特的基因,然后产生与细菌基因对应的RNA和DNA剪切酶,这样就可杀死细菌。
此外,在理论上,它还可以用来对抗艾滋病病毒、治疗遗传疾病和癌症等等。所以说,这个技术应用潜力巨大,它正在改变着生物学和医学。
招安病毒
研发状态:人体临床试验阶段
细菌有天然的敌人,那就是被称为噬菌体的病毒。它们感染细菌后,会在细菌体内复制自己,破坏细菌的细胞结构,最终使得细菌死亡。之后,繁殖出的大量噬菌体便会冲破死亡细菌,再去感染其他的细菌。这个过程有点类似电影《异形》中的怪物感染人类的过程。噬菌体存在于自然界的各个角落,而早在1915年被发现时,它就被当作抗细菌制剂来使用,但鉴于那时的我们对噬菌体了解不足,所以当时并没有取得多大的进展。
现在,随着研究的展开,研究人员了解到一种噬菌体只会对某种类型的细菌(称为这种噬菌体的靶细菌)进行感染。而且靶细菌越多,噬菌体繁殖的越快,杀菌的过程就越短。所以可以用噬菌体治疗大量细菌感染的疾病,例如伤口感染、肺部感染等等。而且只需要少量噬菌体就可治疗感染疾病。另外一个好处是,噬菌体不会感染人类的任何细胞,所以它十分安全。现在,研究人员已经制出了一些特殊的噬菌体,可以对抗具有耐药性的金黄色葡萄球菌等等。
武装无害的细菌
研发状态:动物实验阶段
某些细菌会在代谢的过程中产生一种具有抑制其他种类细菌的多肽或前体多肽物质,这种物质称为细菌素。现在已经发现了几十种细菌素,其中科学家对一种叫做“尼生素”的细菌素研究得最为彻底,也是目前唯一用于商业生产的细菌素。大多数细菌产生的细菌素只对与自己亲缘较近的细菌有抑制作用,这与抗生素不同。而且,细菌素还具有无副作用、无抗药性、不污染环境等优点,所以研究人员正努力用细菌素去代替抗生素。
目前,尼生素已经被当作一种重要的天然防腐剂应用在食品行业中。而科研人员正在利用基因工程,使得无害的或有益的细菌产生细菌素,使得它们检测到其他的致病细菌产生的信息素时,释放出细菌素来进行攻击。
使细菌的基因沉默
研发状态:动物实验阶段
1998年,科研人员发现,当细胞中导入与原有的信使RNA相匹配的双链RNA时,可以使得信使RNA发生降解,这样与之对应的基因就无法转译出相应的蛋白质了,即基因沉默。这种方法称为RNA干扰,它可以长期地、永久地使基因沉默。
根据这种方法,研究人员可以设计一个特定的双链RNA,来阻止细菌中特定的基因发挥作用,这样细菌就无法编译出自己所需要的蛋白质了。没了蛋白质,细菌就无法进行细胞分裂或建造细胞壁,那么细菌只有死路一条了。
另外,利用RNA干扰方法,我们可以特定沉默某段基因,以此来研究此段基因的功能。也许在不远的将来,我们还可以用它来抑制引起癌症的基因来治疗癌症,或者抑制病毒的关键基因来治疗乙肝、艾滋病等由病毒引起的疾病。
编辑出耐药细菌
研发状态:概念验证阶段
最近,研究人员发现了存在于大多数细菌和所有古细菌中一种后天免疫系统,称为CRISPR系统。当病毒入侵细菌时,细菌的CRISPR免疫系统里相应的基因可以转录出与病毒相匹配的RNA,这种RNA与入侵病毒的基因组相结合,就会翻译出一种可以切割该病毒DNA的酶,这样就可以消灭掉病毒。
研究人员基于CRISPR系统的原理,研发出了编辑基因的新技术,而且在人体细胞中也可发挥作用。这个技术的应用前景十分广阔。例如,我们可以利用这种基因编辑技术,来去检索耐药细菌所具有的独特的基因,然后产生与细菌基因对应的RNA和DNA剪切酶,这样就可杀死细菌。
此外,在理论上,它还可以用来对抗艾滋病病毒、治疗遗传疾病和癌症等等。所以说,这个技术应用潜力巨大,它正在改变着生物学和医学。