細(xì)菌有多種策略可以在抗生素中存活：對藥物產(chǎn)生遺傳抗性，推遲生長或隱藏在保護(hù)性生物膜中。普林斯頓大學(xué)和加州州立大學(xué)北嶺分校（CSUN）研究人員的新成果揭示了另一種方法：自我犧牲。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在用特定抗菌分子處理的大腸桿菌群落中，一些垂死的細(xì)胞吸收了大量的抗生素，使其鄰近細(xì)胞能夠存活并繼續(xù)生長。研究人員創(chuàng)造了一種綠色熒光標(biāo)記的目標(biāo)抗生素。這是一種稱為LL37的肽分子，由人類皮膚，氣道和其他經(jīng)常接觸外界細(xì)菌的器官自然產(chǎn)生。 如上圖所示，通過熒光跟蹤技術(shù)，在一群細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)抗生素在一部分垂死細(xì)胞中積聚。

普林斯頓大學(xué)機(jī)械和航空航天工程系副教授Andrej Ko?mrlj與CSUN團(tuán)隊合作開發(fā)了一個數(shù)學(xué)模型，以更全面地解釋這一現(xiàn)象并幫助進(jìn)一步地研究。

?

圖丨在用特定抗菌分子（綠色標(biāo)記）處理的大腸桿菌細(xì)菌群落中，一些垂死細(xì)胞吸收大量抗生素，使其鄰近細(xì)胞能夠存活并繼續(xù)生長。該圖是細(xì)菌生長4小時的延時圖像（來源：Beatrice Trinidad）

該模型描述了細(xì)菌群落在不同濃度抗菌劑下的動態(tài)變化，顯示了死細(xì)胞是如何隔離危險分子的并預(yù)測了存活細(xì)胞的延遲生長。計算結(jié)果證實了CSUN的物理學(xué)副教授，同時也是Ko?mrlj的研究的共同作者 – Sattar Taheri-Araghi實驗室的實驗。

Ko?mrlj說：“該模型提供了實際工作原理的物理學(xué)解釋。我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，抗菌肽的關(guān)鍵抑制濃度取決于細(xì)菌的數(shù)量，而我們的模型能夠解釋發(fā)生這種情況的原因。”

Taheri-Araghi說：“盡管有了這種新的理解，但仍然存在關(guān)于分子水平發(fā)生的問題。這項研究為以前從未提出過的許多問題打開了大門。我們的研究結(jié)果將對解釋已存在數(shù)十億年的細(xì)菌的進(jìn)化產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，以及用于設(shè)計和管理新型抗生素藥物?！?/p>

來源：麻省理工中文評論