根据最近的估计，致命的耐抗生素疾病的数量预计将在今后25年显著增加。根据最近的一项研究，耐药性疾病在1990年至2021年期间造成100多万人死亡，新的估计表明，到2050年，这一数字将上升到每年200万人左右。
科学家们正在研究细菌感染的复杂物理学，以寻找对抗这一突发公共卫生事件的新方法。加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现了抗生素耐药菌株的一个弱点。
加州大学圣地亚哥分校生物科学学院的g
rol sellel教授及其同事与亚利桑那州立大学和西班牙庞培法布拉大学的实验室合作，对枯草芽孢杆菌的抗生素耐药性进行了研究。
为什么在产生抗生素抗性优势后，突变形式的细菌不繁殖并接管种群的问题是他们调查的动力。这些细菌应该变得普遍，因为它们比其他没有相同水平抗生素耐药性的细菌有优势。但事实并非如此。为什么?
根据发表在《科学进展》杂志上的一项研究，答案是抗生素耐药性是有代价的。科学家们发现，抗生素耐药性与一种阻止潜在优势的生理限制有关，尽管它给细菌的生存带来了一定的好处。研究人员指出，这一发现可能用于防止抗生素耐药性的传播。
所有的活细胞，包括细菌细胞，都有自发的DNA突变。抗生素耐药性就是其中一些突变的结果。sellel和他的同事专注于涉及核糖体的生理过程，核糖体是细胞中发现的微小机器，对翻译遗传信息和构建蛋白质至关重要。
为了生存，所有细胞都需要像镁离子这样的带电离子。镁离子对核糖体是必需的，因为它们可以稳定核糖体的结构和功能。然而，这项新研究的原子尺度模型显示，赋予抗生素耐药性的突变核糖体变异与ATP分子竞争镁离子，ATP分子为活细胞提供能量。
此外，数学模型表明，这导致ATP和核糖体在细胞有限的镁供应上进行拉锯战。
研究枯草芽孢杆菌中“L22”核糖体变异的研究人员发现，对镁的竞争对L22生长的抑制作用大于对一种不耐抗生素的典型“野生型”核糖体的竞争。因此，这种竞争导致了与耐药突变细菌相关的生理成本。
在不使用药物或危险化学品的情况下，这一最近发现的脆弱性现在可以成为对抗抗生素耐药性的目标。例如，通过螯合细菌栖息地中的镁离子，可以选择性地杀死耐药型细菌，而不会影响对人类健康有益的野生型细菌。
10月，芝加哥大学的sellel及其同事公布了一项不同的策略，以解决抗生素耐药细菌引起的健康危机。他们发明了一种生物电子装置，利用皮肤上天然存在的一些细菌的电活动，使另一种治疗感染的无药物方法成为可能。
已经证明，这种发育减轻了表皮葡萄球菌的负面影响，表皮葡萄球菌是一种常见的细菌，有助于抗生素耐药性并导致医院获得性疾病。在这两项研究中，研究人员都使用带电离子来管理微生物。
sellel说：“我们正在耗尽有效的抗生素，几十年来抗生素的猖獗使用导致抗生素在全球范围内蔓延，从北极到海洋和地下水。治疗细菌感染的无药物替代品是必要的，我们最近的两项研究表明，我们确实可以实现对耐抗生素细菌的无药物控制。”
