重新编程细菌而不是杀死它们可能是抗生素耐药性的答案

改变某人的基因编程比你想象的要容易。虽然在分子水平上改变DNA的技术正在被越来越广泛地使用，但是也可以简单地打开或关闭基因而不永久地改变基础遗传物质。这意味着我们可以通过改变环境或药物来影响发送到生物体内的遗传指令。

这个“表观遗传学”领域已经帮助医生了解某些疾病如何发挥作用，为什么运动可以如此有益，以及我们如何能够改变衰老过程。但我和我的同事正试图研究表观遗传学在细菌中的作用。

我们最近研究了一种可能影响细菌表观遗传学的方法，这种方法可以在不使用抗生素药物的情况下阻止感染。鉴于许多细菌对现有抗生素产生抗药性，这可能开辟治疗疾病的重要新途径。

我们的研究着眼于鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)，它是人们可以在医院中感染的主要原因，并且可以杀死多达70%的感染者。抗生素不再适用于鲍曼不动杆菌的某些菌株 - 世界卫生组织最近将其列为对人类健康的最大细菌威胁。

我们已经有一些所谓的抗毒药物，它们不会杀死细菌，但会使它们无害，这样身体的免疫系统就可以清除它们，而不会让任何背后的药物产生抗药性。提出一种影响细菌表观遗传学的方法，使虫子无害，可以帮助我们制造新的抗病毒药物，为药物做出巨大贡献。

为了开始这个过程，我们首先转向人类表观遗传学。影响我们表观遗传学的最常见方式是在我们的遗传物质中添加一个小分子标记，以打开或关闭相关基因。特别是，我们可以将一种称为乙酰基的标签添加到称为组蛋白的重要蛋白质中。

在组蛋白中加入乙酰基标签。图片来源：CNX OpenStax，CC BY

组蛋白组织我们的2米长的DNA分子，使它们能够整齐地贴合在我们100微米长的细胞内。添加乙酰基标签是细胞用来改变组蛋白与DNA相互作用方式的自然机制。添加乙酰基标签通常会激活某些基因，这意味着它们会改变细胞的行为方式。该组蛋白修饰过程中的失败与癌症，心血管疾病和许多神经退行性疾病有关。

细菌细胞有自己的组蛋白形式，称为HU，它组织DNA并参与使其所有功能发挥作用。被称为“革兰氏阳性”的细菌，例如我们消化系统中帮助我们分解食物的细菌，如果没有工作HU就无法生存。并且“革兰氏阴性细菌”，通常是使我们生病的那些，例如肠沙门氏菌，在没有HU的情况下变得更不那么有害。

新药

在我们的研究中，我们发现向HU添加乙酰基标签显着影响了它与DNA的相互作用方式。这意味着这种修饰极有可能产生表观遗传变化，影响细菌如何生长和感染其他生物。因此，如果我们能够以这种方式制造能够对细菌蛋白质进行这些改变的药物，我们就能有一种新的方法来阻止感染。

这对于医学来说是一个非常重要的挑战，因为抗生素耐药的细菌每年在全世界杀死70万人。如果我们找不到新的治疗方法，到2025年每年的死亡人数可能会增加到1000万。

一旦我们验证了特定的表观遗传变化与细菌感染之间的联系，我们就可以开始寻找以这种方式改变细菌表观遗传学的物质，使其降低危害。在临床前开发或临床试验中，已有几种以类似方式靶向人类表观遗传学的分子。因此，“关闭”细菌引起感染的能力的药物可能并不太遥远。

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