*，抗生素是具有抑菌或殺菌作用的藥物，但主要針對的是已知的細(xì)菌策略（機制）。

對于細(xì)菌來說，想要在充滿抗生素的世界里活下去，就必須要具備一些能有效應(yīng)對壓力的技能：要么與另一種細(xì)菌“勾搭”弄來一些特別的遺傳物質(zhì)；要么通過代際產(chǎn)生遺傳變異，從而獲得新特性以讓抗生素逐漸失效。

在這些已知策略下，抗生素可以發(fā)揮一定的殺菌作用。然而，“道高一尺，魔高一丈”，細(xì)菌也在不斷進(jìn)化，它們以大限度提高自身的適應(yīng)能力，許多種類的細(xì)菌已越來越能適應(yīng)抗生素的環(huán)境了。這不，科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌的新“伎倆”：它們通過改變自身形態(tài)來避免抗生素對其造成的傷害。

近日，發(fā)表在《Nature Physics》上的一項研究中，來自美國芝加哥大學(xué)、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)和英國倫敦大學(xué)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊通過單細(xì)胞實驗并結(jié)合理論模型，提出了通過細(xì)胞生長和形態(tài)之間的機械反饋來適應(yīng)抗生素的機制。

 

具體而言，通過單細(xì)胞實驗，研究人員發(fā)現(xiàn)常用模式生物新月柄桿菌（Caulobacter crescentus）的細(xì)胞可以恢復(fù)被抗生素刺激前的生長速度，并在形態(tài)上發(fā)生顯著變化。一旦清除抗生素，這些細(xì)胞又將在幾代后恢復(fù)其初的形態(tài)。新月柄桿菌是一種單細(xì)胞生物，通常存在于潮濕環(huán)境和各種類型的水中。

此前，另一個研究團隊曾發(fā)現(xiàn)類似的情況，即細(xì)菌通過改變形狀避免成為抗生素的靶標(biāo)。但在那項研究中，細(xì)菌為了避開藥物，會脫落整個細(xì)胞壁，從而發(fā)生形狀扭曲。

在這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)這回的細(xì)胞壁倒是保持完整，但它們伸展得相當(dāng)劇烈，竟然形成了一個“C”形（見封面圖）。

為了弄清楚這一點，研究人員在新月柄桿菌中加入低于致死劑量的廣譜抗生素氯霉素，然后觀察其生長和分裂情況。這種劑量的抗生素雖不足以殺死大部分細(xì)菌，但能夠立刻減緩其生長速度。

經(jīng)過大約10代暴露在低劑量抗生素后，研究人員發(fā)現(xiàn)，新月柄桿菌開始發(fā)生物理變化——伸展并彎曲成C形。這種變化足以使細(xì)菌的生長速度上升到在暴露氯霉素之前的水平。

 

暴露于不同抗生素濃度下細(xì)菌的生長速率。圖片來源：Nature Physics

該研究作者、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)生物物理學(xué)家Shiladitya Banerjee說：“利用單細(xì)胞實驗和理論模型，我們證明了細(xì)胞形態(tài)的改變是一種反饋策略，使其能適應(yīng)抗生素環(huán)境并讓自己生存下來。施展‘變形記’后的細(xì)菌更能克服抗生素的壓力，并恢復(fù)快速生長的狀態(tài)。”

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)抗生素被清除后，細(xì)菌在幾代之后恢復(fù)到原來的直線形狀。

研究人員認(rèn)為，細(xì)胞體積的增加有助于稀釋進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)的抗生素，而彎曲和變寬都可以降低表面體積比，使通過其表面的抗生素更少。

Banerjee說：“這一發(fā)現(xiàn)對人類健康具有重大意義，并將有可能推動對細(xì)胞形態(tài)在其生長和抗生素耐藥性中的作用進(jìn)行更多的分子研究。”

來源：生物探索

 

qPCR法介紹：

熒光定量PCR法（qPCR）：是在常規(guī)PCR基礎(chǔ)上，將『針對支原體特異性保守序列的探針』做熒光標(biāo)記，使PCR擴增后的產(chǎn)物帶有熒光，利用熒光信號的變化和配套軟件，進(jìn)行DNA擴增反應(yīng)的實時監(jiān)測，簡稱qPCR。

優(yōu)點：①靈敏度高、特異性強。

②時間短，2-3小時出結(jié)果。

③檢測結(jié)果可定量。

④操作簡便。

缺點：①對于已做支原體滅活處理的樣品，由于支原體DNA仍舊存在其中，PCR結(jié)果會出現(xiàn)假陽性。（可用培養(yǎng)法做補充驗證）

②不同廠家生產(chǎn)的試劑盒質(zhì)量