纽约时报第二届STEM写作比赛获奖文章:新星 这些星形聚合物可能是我们对抗超级细菌的最后一道防线

恐怖始于你手指上的一个伤口。突然间,你脆弱的内心与广阔的宇宙相连,数百万的细菌蜂拥而至。你的免疫系统做出了勇敢的努力,但细菌繁殖得太快了。就像九头蛇一样,一个被打败的敌人会被另外两个取代。当我们无助地看着,看不见的敌人从内部摧毁了我们。血压骤降,多个器官开始衰竭。这不是遥远的过去的恐惧——每年有70万人死于耐抗生素的细菌感染。据世界卫生组织(World Health Organization)估计,到2050年,这一数字可能会跃升至1000万,超过癌症死亡人数。

细菌感染并不是什么新鲜事——它们几乎在整个人类历史上都是一场持久的灾难。但自从1928年第一种抗生素被发现以来,致命细菌已经成为过去。如今,细菌感染似乎无关紧要——只要吃点抗生素,你就没事了。但我们对抗生素的严重依赖可能已经造成了损失。细菌是有生命的生物,它们可以进化。随着时间的推移,越来越多的细菌进化到对我们的抗生素具有耐药性。这些耐抗生素的细菌被称为“超级细菌”,我们目前几乎没有办法击败它们。

抗生素被中和之后,我们该怎么办?幸运的是,墨尔本工程学院的一个团队可能已经开发出了一种新的武器。这些星形聚合物被命名为“结构纳米工程抗菌肽聚合物”(简称SNAPPs),它们瞄准耐抗生素细菌并将其撕裂。

首席科学家之一林舒解释说:“细菌需要分裂和生长,但当我们的恒星附着在膜上时,它就会干扰这些过程。这给细菌带来了很大的压力,它启动了一个从压力中自杀的过程。”研究小组发现,星型聚合物对他们测试的所有革兰氏阴性细菌都有效,包括几种耐抗生素的细菌。这种明星聚合物对人类细胞无毒,而且生产成本相对较低,使其成为一种很好的抗菌药物候选。

但如果细菌也对这些明星聚合物产生了耐药性呢?科学家们发现这种情况不太可能发生。即使在600代之后,细菌对这些恒星聚合物也几乎没有耐药性。研究小组认为,这是因为聚合物通过多种途径杀死细菌,而大多数抗生素只通过单一途径杀死细菌。SNAPPs可以“撕裂”细菌的细胞壁,导致离子不受控制地进出细菌的细胞膜,并启动一种使细菌杀死自己的生化途径。这种多管齐下的方法使得细菌很难对这种新武器产生耐药性。

还有很多工作要做——这些明星聚合物还没有在人体上进行测试,在它们广泛应用之前还需要数年的研究和开发。但当有效抗生素时代的夕阳最终落下时,这些聚合物可能会成为照亮我们前进道路的明星。

Works Cited

Dwyer, Vincent. “Australian Scientists May Have Just Saved Us From Antibiotic-Resistant Superbugs.” Vice, 12 Sept. 2016.

Jacobs, Andrew. “U.N. Issues Urgent Warning On The Growing Peril Of Drug-Resistant Infections.” The New York Times, 29 April 2019.

Jacobs, Andrew. “W.H.O. Warns That Pipeline For New Antibiotics Is Running Dry.” The New York Times, 17 Jan. 2020.

Lam, Shu J., Neil M. O’Brien-Simpson, Namfon Pantarat, Adrian Sulistio, et al. “Combating Multidrug-Resistant Gram-Negative Bacteria With Structurally Nanoengineered Antimicrobial Peptide Polymers.” Nature Microbiology, 12 Sept. 2016.

Science News Staff. “Killing Superbugs With Star-Shaped Polymers, Not Antibiotics.” Science News, 13 Sept. 2016.

Seppa, Nathan. “Drug Resistance Has Gone Global, W.H.O. Says.” Science News, 30 April 2014.

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