光與香料聯手擊退超級細菌！

德州農工大學的研究人員發現，當薑黃素被光啟用時，能夠削弱抗藥性細菌，恢復傳統抗生素的效力。這項被稱為「光動力滅菌」的突破性技術，有望對抗致命的超級細菌，並降低全球醫療成本。

2017年，一名因肺炎入住內華達州醫院的女性因多重器官衰竭和敗血癥去世。原因為何？一種對26種不同抗生素產生抗藥性的細菌。這些被稱為「超級細菌」的抗藥性細菌，正對全球健康構成日益嚴重的威脅。

在對抗這些危險病原體的戰鬥中，德州農工大學的研究人員發現了一種潛在的新工具——薑黃素，這種天然化合物賦予薑黃其鮮豔的黃色。研究發現，當細菌攝取薑黃素並暴露於光線下時，微生物體內會發生有害反應，最終導致其死亡。這種方法減少了抗藥性菌株的數量，並恢復了傳統抗生素的效力。

這項研究發表在《科學報告》期刊上。在抗生素問世之前，傳染病是全球死亡和殘疾的主要原因。隨著這些救命藥物的出現，人類的平均壽命增加了23年。然而，在過去幾十年中，新型抗生素的發現停滯不前，而抗藥性細菌卻變得越來越普遍，進入了超級細菌的時代，例如耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）、耐萬古黴素腸球菌和肺炎，這些疾病都極難治療。事實上，傳染病預計將再次成為人類死亡的主要原因，每年奪走多達1000萬人的生命。

「當細菌開始對傳統抗生素產生抗藥性時，我們就面臨所謂的抗生素災難，」生物醫學工程系教授、該研究的資深作者範德雷·巴格納託博士表示。「為了克服這一挑戰，我們需要替代方法來殺死超級細菌，或找到一種新方法來改變細菌內部的自然過程，使抗生素重新發揮作用。」

細菌在特定群體中表現出自然變異。這種異質性引入了細胞行為的變化，包括對抗生素的反應，如果某些菌株在抗菌藥物治療中存活並繼續複製，這可能直接導致治療抗藥性。因此，研究人員希望抑制細菌異質性以控制細菌抗藥性。

光動力滅菌是一種在對抗細菌抗藥性方面顯示出潛力的技術，它利用光和光敏分子（稱為光敏劑）產生活性氧物種，透過破壞微生物的代謝過程來殺死它們。在實驗中，研究團隊使用了薑黃素，這也是細菌的天然食物。他們在對阿莫西林、紅黴素和慶大黴素具有抗藥性的金黃色葡萄球菌菌株上測試了這種技術。

研究人員將細菌暴露於多次光照射迴圈中，然後比較了光照射後與未接受光照射的細菌所需的最小抗生素濃度。「當我們有一個混合細菌群體，其中一些具有抗藥性時，我們可以使用光動力滅菌來縮小細菌分佈，留下對抗生素反應大致相似的菌株，」巴格納託說。「現在更容易預測消除感染所需的精確抗生素劑量。」

研究團隊指出，使用薑黃素的光動力滅菌作為抗生素的輔助或附加療法，對於由抗藥性細菌引起的疾病（如肺炎）具有巨大的潛力。「光動力滅菌提供了一種經濟有效的治療選擇，這對於降低醫療費用至關重要，不僅在發展中國家，在美國也是如此，」生物醫學工程系教授、該研究的作者弗拉迪斯拉夫·雅科夫列夫博士表示。「它還具有在軍事醫學中的潛在應用，這項技術可用於治療戰場傷口，並防止抗微生物抗藥性的發展和傳播，這在戰鬥情況下是一個重大問題。」

參考文獻：Jennifer M. Soares, Vladislav V. Yakovlev, Kate C. Blanco 和 Vanderlei S. Bagnato 於2024年11月16日發表在《科學報告》上的「光動力滅菌及其對細菌抗藥性異質性的影響」。DOI: 10.1038/s41598-024-79743-y

該研究的貢獻者包括論文的主要作者 Jennifer Soares 博士，以及來自巴西聖保羅大學聖卡洛斯物理研究所的 Kate Blanco 博士。這項研究得到了聖保羅研究基金會、國家科學技術發展委員會、德州癌症預防與研究所、州長大學研究計劃、空軍科學研究辦公室和美國國立衛生研究院的資助。