超級抗生素萬古黴素 3.0 問世！效能更勝初代2.5萬倍

超級抗生素萬古黴素 3.0 問世！效能更勝初代2.5萬倍

超級抗生素．萬古黴素 3.0 （vancomycin 3.0）在今年五月發表，搭載三種殺菌絕招，效能更勝初代萬古黴素25000倍！只要通過動物和人體試驗，就有機會成為對抗細菌感染強而有力的後盾。

在抗生素問世之前，細菌感染一直是人類揮之不去的死亡威脅。直到1928年的秋天，亞歷山大．弗萊明（Alexander Fleming）發現了能夠抑制細菌生長的青黴素（penicillin），並在第二次世界大戰中使用它拯救了無數軍人的生命，人類才就此吹響了反擊細菌的號角。

而在青黴素之後，科學家陸續發現越來越多新型抗生素，名字帶著幾分神話和武俠感的萬古黴素（vancomycin）就是其中一種。然而，細菌與人類的戰爭並沒有隨著抗生素的發明畫上休止符，反而是展開了一場無止盡的軍武競賽。

細菌感染的最後一道防線

自1958年開始，萬古黴素就被人類用來對抗那些特別危險的細菌感染，被稱作是「最後一道防線」。當其他抗生素都失效的時候，醫生可能就會使用它，例如耐甲氧苯青黴素金黃色葡萄球菌（methicillin-resistant Staphylococcus aureus）。

萬古黴素會針對細菌的細胞壁展開攻擊：它會找出那些尾端由2個D-丙胺酸（D-alanine）組成的多肽，與之結合、阻礙細胞壁形成，最後造成細菌死亡。

金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）在電子顯微鏡下的模樣。

然而，即使是萬古黴素也無法威風萬世，細菌的演化遲早會讓萬古黴素失靈。科學家發現，許多細菌多肽尾端的兩個D-丙胺酸，其中一個已經置換成D-乳酸（D-lactic acid），這個改變已經成功削弱了萬古黴素的結合能力。更糟糕的是，這項特性已經在某些最恐怖的細菌身上發現，包括耐萬古黴素腸球菌（vancomycin-resistant enterococci, VRE）和耐萬古黴素金黃色葡萄球菌（vancomycin-resistant Staphylococcus aureus, VRSA）。

面對細菌頑強的演化，科學家只能積極應對，要不是找出新的強力抗生素，不然就是研發出更強的萬古黴素。

在細菌之壁上再次決鬥吧！

為了解決抗藥性的問題，美國克里普斯研究所（Scripps Research Institute）的化學家戴爾．博格（Dale Boger）與他的研究團隊開始研發萬古黴素的新版本，好讓它可以和末端為D-ala和D-lac的多肽結合。他們在2011年取得初步成果。於此同時，其他團隊也開發出了利用萬古黴素殺死細菌的新戰術：一種替代方法是中斷細胞壁的合成，另一種是在細胞壁上打洞，藉此殺死細菌。

而在2017年5月，博格和他的研究團隊研發出了集結三種戰術於一身的新型抗生素－－萬古黴素 3.0。經過測試，萬古黴素3.0對抗VRE和VRSA等細菌的能力至少比初代萬古黴素強上25000倍。

更令人驚豔的是，新型萬古黴素在對抗細菌演化的持久度似乎比現有抗生素都還要強。大部分的抗生素在細菌繁衍幾代（round）之後就會開始失效，但博格等人的實驗中，細菌在繁衍了50代之後仍無法演化出抗藥性。

博格認為萬古黴素3.0之所以如此有效，是因為細菌很難找到同時對抗來自三種獨立機制的方法。「就算它們找到其中一種解法，也會被其他兩種殺死。」博格說。

如果試驗順利，超級抗生素將加入人類對抗細菌的行列！圖／Iqbal Osman@Flickr

人類的希望指日可待？

關於這項研究成果，耶魯大學的化學家史考特．米勒（Scott Miller）將之形容為「數十年來研究的集大成」。他認為過去人類都只是透過各種試誤方法，看看新找到的化合物是否會阻止細菌孳生；然而，這份研究展示出科學家分析微生物的弱項並加以打擊，理性的設計新型抗生素，才成功取得了勝利的果實。

不過，萬古黴素3.0其實還沒有準備好進入人類試驗。下一步，博格的研究團隊將改良合成萬古黴素的30道程序，好讓它的生產變得更加便宜。然後，它得先通過動物試驗，最後才是人類。如果它順利通過測試，人類對抗致命細菌的最後防線將會變得更加牢固。

參考資料

Robert Service. 「Superantibiotic is 25,000 times more potent than its predecessor." ScienceMagazine. May 30 (2017)

原文研究

Okano, A., Isley, N. A., & Boger, D. L. (2017). Peripheral modifications of [Ψ [CH2NH] Tpg4] vancomycin with added synergistic mechanisms of action provide durable and potent antibiotics. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201704125.

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