科學家如何找到有效治療細菌感染的最佳抗生素？

　　對于細菌感染往往需要快速處理，而實驗室要確定病人感染的類型常常是非常緩慢的，因此如果醫生懷疑患者為細菌感染的話，其可能會給患者開具廣譜抗生素，換句話說，這種抗生素能殺滅多種病原體，這種治療往往有一定的缺點，有時候藥物不僅不會發揮殺滅患者所感染的細菌的作用，還可能會增加細菌抗生素耐藥的問題。

圖片來源：Tinydevil/Shutterstock

　　理論上來講，如果醫生懷疑病人發生了細菌感染，其就會要求患者提供諸如尿液等樣本，并送至實驗室進行分析檢測，諸如藥敏紙片法等傳統檢測技術往往是在有抗生素存在的情況下來觀察細菌的生長狀況，如果能夠有效抑制細菌在培養基中生長，那么這種抗生素就被認為能有效治療感染。但這種檢測常常需要48小時，這就意味著患者的治療會被延誤，從而就給了細菌在患者機體中繁殖生長的時間。

　　目前研究人員迫切需要尋找新方法來研究抗生素在單細胞水平下的影響效應，這將能夠幫助研究者盡可能早地發現治療感染的抗生素，從而減緩抗生素耐藥性的發生，并改善患者的康復。近日來自約克大學的研究人員就開發出了一種新型的檢測技術。

　　如何開發這種新型工具？

　　細菌是非常復雜的機器，其會不斷完成諸如分裂、運動、獲取陰陽、交流等任務，因此我們需要問自己，抗生素真的能以一種非常明顯的方法來干擾這些功能嗎？目前很多研究人員非常感興趣深入研究抗生素發揮作用的不同方式，這種方式或許能使得檢測速度變得更快，因此研究人員決定將研究重點放在細菌的運動方式和形狀上，為了做到這一點，研究人員使用了微粒體工具，即在微觀尺度上來操控流體的科學研究。

　　為了分析受抗生素影響后細菌運動和形狀的變化，研究人員在一個簡單的玻片上只做了一組微小的杯狀“陷阱”，同時利用一種微通道來密封設備，注入并操控含有細菌的溶液使得細菌游動。每個“陷阱”都小的足以捕獲進入其中的一個細菌，數以百計的“陷阱”就能夠幫助研究者同時檢查多個細菌，一旦發現細菌研究者就能逐個檢查其運動和形狀，并讓細菌接觸抗生素。

　　研究者發現，有效抑制細菌生長的藥物能夠干擾細菌的運動和形狀，只有這些抗生素會讓細菌變弱，無法積極運動；反過來講，一旦細菌的形狀和運動發生改變就表明抗生素是有效的，因此利用這種手段研究者就能在短短一小時內找到有效治療細菌感染的藥物，這要比目前的藥敏紙片法的檢測速度快很多。

圖片來源：Giampaolo Pitruzzello et al.

　　潛在的快速臨床設備

　　這種新方法的潛在優勢在于其轉變了研究思路，將一個細菌培養到數十億個往往需要很長時間，而且這也會掩蓋細菌之間的個體差異，在傳統試驗中抗生素能夠有效抑制細菌的生長并削弱細菌的運動，使其在幾小時內變形，而對單個細菌進行分析就意味著臨床醫生并不需要等待細菌繁殖就能夠研究不同細菌之間的差異了。

　　研究者所開發的設備能作為一種快速臨床工具幫助評估抗生素在治療既定感染中的有效性，試想一下當我們帶著樣本去找醫生時，醫生將樣本處理后注入到由幾個微通道組成的設備中，在同一時間不同的抗生素被注射到每個通道中，隨后軟件會自動監測細菌的生長，并捕獲細菌的運動和形狀。由于最有效的藥物才會影響細菌的運動和形狀（比影響其生長更為快速），因此醫生們并不需要等待細菌的繁殖；在幾小時后醫生就能夠開具有效的抗生素來有針對性地治療患者的細菌感染。

　　只有依賴一些新型的替代方法，我們才能夠防止抗生素被過度使用，并減緩細菌的進化和抗生素耐藥性的產生；最完美的處方應該是，正確的藥物、合適的病人及正確的時間。