益生菌和抗生素根除耐药细菌

麻省理工学院的化学工程师已经设计出一种封装益生菌的方法，以便可以将它们与抗生素一起递送以杀死多种细菌。图像：瑞安·艾伦（Ryan Allen）

在抗药性细菌的斗争中，麻省理工学院的研究人员争取到了有益菌即益生菌的帮助。

在一项新的研究中，研究人员表明，通过提供抗生素药物和益生菌的组合，它们可以根除经常感染伤口的两种耐药细菌菌株。为此，他们将益生菌细菌封装在藻酸盐的保护壳中，藻酸盐是一种生物相容性材料，可防止益生菌被抗生素杀死。

“现在有许多细菌对抗生素具有抗药性，这对人类健康是一个严重的问题。我们认为治疗它们的一种方法是封装活的益生菌，然后让其发挥作用。”麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究科学家，研究的资深作者之一Ana Jaklenec说。

研究人员说，如果在动物和人类的未来测试中证明是成功的，则可以将益生菌/抗生素的混合物掺入伤口敷料中，从而有助于治愈被感染的慢性伤口。

戴维·H·科赫研究所教授，科赫研究所成员罗伯特·兰格（Robert Langer）也是该论文的高级作者，该论文发表在10月17日的《先进材料》杂志上。该研究的主要作者是前麻省理工学院访问科学家李志浩。

左侧是藻酸盐球体，内含益生菌。右侧是单个球体的特写镜头，益生菌标记为绿色。由研究人员礼貌

细菌大战

人体包含数万亿细菌细胞，其中许多是有益的。在某些情况下，这些细菌通过分泌抗菌肽和杀死细菌致病菌株的其他化合物来帮助抵御感染。其他人则通过吸收养分和其他关键资源来战胜有害菌株。

李说，科学家以前已经测试了将益生菌应用于慢性伤口的想法，他们在烧伤患者的研究中取得了一些成功。但是，益生菌菌株通常无法抵抗感染伤口中发现的所有细菌。将这些菌株与传统抗生素结合将有助于杀死更多的致病细菌，但抗生素也可能会杀死益生菌。

麻省理工学院的研究小组设计了一种方法，通过封装益生菌来解决这个问题，从而使它们不受抗生素的影响。他们之所以选择藻酸盐，部分原因是它已被用于慢性伤口的敷料中，在这里它有助于吸收分泌物并保持伤口干燥。此外，研究人员还发现藻酸盐是生物膜的一部分，生物膜是由细菌簇形成的，用以保护自己免受抗生素的侵害。

“我们研究了生物膜的分子成分，发现对于假单胞菌感染，藻酸盐对其耐药性非常重要，”李说。“但是，到目前为止，没有人使用这种能力来保护好细菌免受抗生素侵害。”

在这项研究中，研究人员选择封装一种称为Bio-K +的市售益生菌，该益生菌由三种乳酸杆菌菌株组成。已知这些菌株可杀死耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）。他们这样做的确切机制尚不清楚，但一种可能性是病原体对益生菌产生的乳酸敏感。另一个可能性是，益生菌会分泌抗菌肽或其他蛋白质，从而杀死病原体或破坏其形成生物膜的能力。

研究人员提供了封装的益生菌以及称为妥布霉素的抗生素，他们从其他经过测试的抗生素中选择了抗生素，因为它可以有效杀死常见于伤口感染中的另一种铜绿假单胞菌。当在实验室培养皿中生长的MRSA和铜绿假单胞菌暴露于包囊的Bio-K +和妥布霉素的组合时，所有的病原菌都被清除了。

Jaklenec说：“这是一个巨大的影响。”“它彻底根除了细菌。”

当他们对未封装的益生菌进行相同的实验时，益生菌被抗生素杀死，从而使MRSA细菌得以存活。

“当我们仅使用一种成分（抗生素或益生菌）时，它们无法根除所有病原体。这在临床环境中非常重要，因为在这种环境中，伤口会带有不同的细菌，而抗生素不足以杀死所有细菌。” Li说。

更好的伤口愈合

研究人员预想，这种方法可用于开发新型的绷带或其他嵌有抗生素和藻酸盐封装的益生菌的伤口敷料。在此之前，他们计划在动物甚至人类中进一步测试这种方法。

“海藻酸盐的好处是它已获得FDA批准，我们使用的益生菌也已获批准，” Li说。“我认为益生菌可能会在将来彻底改变伤口治疗。通过我们的工作，我们扩大了益生菌的应用可能性。”

在2016年发表的一项研究中，研究人员证明，用藻酸盐和另一种称为壳聚糖的多糖包被益生菌可以防止它们在胃肠道中分解。这可以帮助研究人员开发出治疗方法或通过口服益生菌改善消化率。另一个潜在的应用是使用这些益生菌在用抗生素治疗后补充肠道微生物组，这可以在清除感染的同时消灭有益细菌。

李在这个项目上的工作是由瑞士Janggen-Poehn基金会以及Beatrice Beck-Schimmer和Hans-Ruedi Gonzenbach资助的。

出版物：Li Zhihao Li等人，“益生菌的生物膜启发性封装技术，用于复杂感染的治疗”，《先进材料》，2018年； doi：10.1002 / adma.201803925