基于光的疗法会削弱抗生素耐药性细菌

抗生素是对抗危险细菌感染的标准治疗方法。然而，对抗生素产生抗药性的细菌数量正在增加。德克萨斯 A&M 大学和圣保罗大学的研究人员正在用光克服这种阻力。

研究人员定制了抗菌光动力疗法(aPDT)——一种由可见光引发的化学反应——用于抗生素耐药菌株。结果表明，这种治疗将细菌削弱到低剂量当前抗生素可以有效消除它们的程度。

德克萨斯农工大学生物医学工程系大学教授、该项目的联合主任弗拉迪斯拉夫·雅科夫列夫说：“将 aPDT 与抗生素结合使用可以产生协同作用，共同解决问题。” “这是朝着对抗耐药细菌的正确方向迈出的一步。”

研究结果发表在美国国家科学院院刊( PNAS ) 上。

100 多年前，紫外线首次用于对细菌进行消毒。该治疗基于 Niels Finsen 的工作，他于 1903 年获得诺贝尔生理学奖，因为他使用过滤的阳光(更高频率或紫外线光谱)作为皮肤结核的治疗方法。几十年后，当抗生素成为对抗细菌的首选武器时，光疗法的进步逐渐消退。

在首次使用抗生素后不久就出现了耐抗生素细菌。如果在细菌被完全杀死之前停止抗生素治疗，剩余的细菌就会对抗生素产生抗药性或免疫力。这种免疫力会转移到每一个新的细菌细胞上，因此需要更有效的抗生素或新的治疗方法来克服不断增长的耐药性。

“光动力疗法是一个被遗忘的工具，”雅科夫列夫说。“然而，细菌无法克服它。没有抵抗力。”

一些人类癌细胞疗法已经使用 aPDT 来防止异常细胞的生长，但用它治疗耐药细菌仍然是一种新方法。

研究人员通过选择细菌和对抗它所需的 aPDT 的三个主要部分开始他们的工作：分子氧、光和光敏剂——一种在氧气和光之间产生反应的物质。一种已经获得 FDA 批准的称为亚甲基蓝的染料用作光敏剂。光源是由圣卡洛斯物理研究所技术支持实验室制造的反射锥中的 25 个 LED 组成的特殊面板。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌作为细菌，研究人员用蓝色染料培养培养物，以确保单独的光敏剂不会影响细菌。

大部分实验室工作发生在德克萨斯 A&M 健康科学中心，由医学院微生物发病机制和免疫学系教授 Paul de Figueiredo 领导。

起初，该团队在不同的光照强度、持续时间和一系列特定的后续治疗中单独使用 aPDT 来记录细菌的反应。这个想法是找到可以削弱细菌膜和其他抗性机制的最低剂量和最短系列。细胞恢复和繁殖揭示了在抗生素耐药性恢复之前需要多少代。接下来，研究人员在 aPDT 治疗后的不同时间间隔添加了抗生素的测量水平和组合，以记录减弱的细菌反应。

“将抗生素与 aPDT 结合使用是一个独特的想法，”Yakovlev 说。“我们可以使用较低剂量的两者来实现我们的目标，而不是使用可能产生副作用的较高剂量的一种或另一种。”

目标是缩短治疗时间并将剂量减少到所需的最低水平。

对圣保罗物理与材料科学系教授兼该项目的联合主任 Vanderlei Bagnato 来说，将医疗护理降低到一次就诊时间尤为重要。他正在努力提高巴西偏远地区人群的康复几率，那里的患者可能每次生病只能看一次医生，没有任何后续护理的机会。

美国国防部正在密切关注该项目，因为战场上的伤口感染也发生在偏远地区，必须迅速处理。

到目前为止，结果是积极的。被 aPDT 治疗削弱的耐药细菌被当前使用的抗生素剂量低得多的抗生素杀死。作为一个好处，这些疗法减少了用更有效和更昂贵的抗生素对抗耐药细菌的需要，这些抗生素需要数年才能生产。该项目的未来工作将涉及更多的时间和剂量调查以及对其他耐药菌株的测试，以确定有效性是否普遍。

“想象一下现实生活中的应用，”雅科夫列夫说。“你去看医生，他使用药膏并在感染区域照射光，然后你就完成了。这将是一种快速且无害的治疗方法。”