孫文霞 編譯，劉源 審校

(成都大學(xué)四川抗菌素工業(yè)研究所，成都 610052)

1 前言

抗生素是醫(yī)學(xué)史上最偉大的成就之一，有效、無毒的廣譜抗菌藥物為人類健康做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。早期在沒有明確病原體的條件下使用廣譜抗菌藥物，不僅能夠有效地控制感染，挽救無數(shù)人的生命，還能夠使許多現(xiàn)代醫(yī)學(xué)手段，例如外科手術(shù)、早產(chǎn)兒護(hù)理、器官移植和癌癥化療等得以實(shí)現(xiàn)。然而，水可載舟亦可覆舟，抗生素耐藥性不斷增加，已經(jīng)成為全球公共衛(wèi)生的一大威脅。2014年，世界衛(wèi)生組織(WHO)發(fā)出了警告稱后抗生素時(shí)代即將來臨。據(jù)估計(jì)，如果抗生素耐藥性繼續(xù)以當(dāng)前速度增加，到2050年，全球每年將會(huì)有超過1 000萬人死于抗生素耐藥菌感染，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100萬億美元。解決抗生素耐藥性危機(jī)需要采取多方面措施，包括加強(qiáng)抗生素管理，開發(fā)新型抗生素，發(fā)展替代療法如宿主導(dǎo)向治療和抗毒力藥物，以及研發(fā)佐劑遏制細(xì)菌耐藥機(jī)制。其中包括開發(fā)窄譜抗生素，即針對特定菌種/屬的抗生素。本綜述對窄譜抗生素的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)進(jìn)行了討論，總結(jié)了合理使用窄譜抗生素的診斷學(xué)研究進(jìn)展，介紹了一些用于發(fā)現(xiàn)窄譜、病原體特異性抗生素的研究方法，重點(diǎn)介紹了該領(lǐng)域的最新進(jìn)展，包括：小分子藥物，細(xì)菌素和抗菌肽的應(yīng)用，以及噬菌體和單克隆抗體治療的研究現(xiàn)狀等。

2 窄譜抗生素的優(yōu)勢

絕大多數(shù)抗菌化合物具有對抗多種細(xì)菌的活性，廣譜抗生素的應(yīng)用雖然為人類健康帶來了巨大的貢獻(xiàn)，另一方面，也帶來了諸多問題。其中最突出的就是對目標(biāo)治療病原體或者其他細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，包括暴露于抗生素的致病性和非致病性細(xì)菌。非致病性共生細(xì)菌作為抗性基因的儲(chǔ)存庫，持續(xù)多年后也可能會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏⌒约?xì)菌，因而非致病性病菌耐藥性也會(huì)產(chǎn)生有害后果。

另外，不加選擇的使用廣譜抗生素可能會(huì)危及宿主微生物群。該危害與抗生素治療時(shí)間無關(guān)，即使是短期(7d)抗生素暴露，也可能導(dǎo)致腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)在治療后兩年內(nèi)發(fā)生改變。在反復(fù)接觸抗生素的情況下，微生物群可能永遠(yuǎn)都不會(huì)恢復(fù)到原始狀態(tài)。微生物菌群遭到破壞會(huì)直接影響到一系列生理功能，如營養(yǎng)物供給，維生素合成和抑制病原體生長等。隨之引發(fā)系列健康問題，包括：易感傳染病(特別是艱難梭菌)，肥胖和糖尿病等代謝疾病，哮喘，腸易激綜合征，過敏等免疫疾病。嬰兒和幼童體內(nèi)微生物系統(tǒng)缺乏多樣性和穩(wěn)定性，免疫系統(tǒng)發(fā)育在一定程度上取決于腸道微生物構(gòu)成，因而對菌群破壞異常敏感，所以使用廣譜抗生素會(huì)對嬰兒和幼童造成極大危害。除了腸道微生物群外，復(fù)雜的口腔微生物群在維持口腔和全身健康方面也起著關(guān)鍵作用，一旦遭到破壞就會(huì)引發(fā)一系列健康問題，包括呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病和腦血管疾病。窄譜抗生素不僅能夠避免非目標(biāo)病原體產(chǎn)生耐藥性，還能夠消除或降低對宿主正常菌群的損害，因而開發(fā)窄譜抗生素是一條能夠戰(zhàn)勝多重耐藥(MDR)細(xì)菌感染的有效途徑。窄譜抗菌治療不能取代預(yù)防性治療以及早期廣譜抗菌治療，如果患者出現(xiàn)危及生命的情況，如敗血癥或肺炎等，仍需要先進(jìn)行廣譜抗菌治療，等確定致病菌后轉(zhuǎn)換成窄譜抗菌治療。窄譜抗生素還可用尿路感染，膿腫或皮膚和軟組織感染，以及其他無生命威脅的疾病，尤其是一些常見疾病。

3 窄譜抗生素面臨的挑戰(zhàn)

當(dāng)然，開展窄譜抗菌治療還面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中最重要的就是尋求快速、準(zhǔn)確、靈敏的鑒定細(xì)菌病原體的診斷分析技術(shù)。此外，窄譜抗生素的臨床應(yīng)用還將取決于醫(yī)生教育，要求醫(yī)生從經(jīng)驗(yàn)性治療轉(zhuǎn)向針對性治療。發(fā)現(xiàn)和開發(fā)新型窄譜抗生素也面臨著經(jīng)濟(jì)方面的挑戰(zhàn)。藥物的市場規(guī)模應(yīng)當(dāng)與疾病的普遍程度成正比，同理與廣譜藥物相比，窄譜抗菌藥物的應(yīng)用范圍更為有限。耐藥率的降低能夠延長窄譜抗生素的生命周期，從而抵消感染病例數(shù)量下降導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)效益減少。如果窄譜抗菌藥物能夠縮短患者的住院時(shí)間，并降低死亡率和發(fā)病率，那么它們的售價(jià)應(yīng)該更高。以鮑曼不動(dòng)桿菌為例，據(jù)報(bào)道在重癥監(jiān)護(hù)室(ICU)中，該菌的致死率高達(dá)60%，有人認(rèn)為應(yīng)該針對該菌開發(fā)價(jià)格更高的窄譜藥物。

由廣譜抗生素轉(zhuǎn)向窄譜或病原特異性抗生素，需要制藥企業(yè)轉(zhuǎn)變研發(fā)模式。多年來，制藥企業(yè)一直致力于尋找具有抗多種革蘭陽性菌和革蘭陰性菌的廣譜抗生素，不符合要求的化合物就會(huì)從抗生素發(fā)現(xiàn)程序中剔除。而這些曾經(jīng)被淘汰的化合物現(xiàn)在有可能成為發(fā)現(xiàn)新型窄譜或病原體特異性藥物的線索。同時(shí)監(jiān)管方面的改變也是至關(guān)重要的，歐洲藥品管理局(EMA)和美國食品藥物監(jiān)督管理局(FDA)最近公布針對多種疾病中MDR病菌有效的窄譜抗生素申報(bào)可獲得加快注冊審批。隨著GAIN法案(GAINAct)和快速通道激勵(lì)措施的出臺(tái)，開發(fā)新型窄譜抗生素比過去更加可行和有利可圖。

4 致病菌的鑒定診斷方法

多年來，醫(yī)生們在未進(jìn)行任何微生物學(xué)診斷的情況下，能夠安全有效地使用廣譜抗生素治療多種細(xì)菌感染。由此形成的經(jīng)驗(yàn)化治療習(xí)慣大大降低了臨床微生物學(xué)診斷的重要性，因而開發(fā)快速、準(zhǔn)確、靈敏的診斷檢測方法使窄譜治療行之有效(甚至是從前使用的方法，如抗體療法)也未引起廣泛關(guān)注。近年來隨著耐藥菌日益流行, 如耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)和耐卡巴培南腸桿菌科(CRE)，經(jīng)驗(yàn)性治療也更加普遍。治療方案中通常使用“最后一道防線”的藥物，例如糖肽類、碳青霉烯類和多黏菌素抗生素，進(jìn)一步加劇了多藥耐藥微生物的出現(xiàn)和傳播。

近年來，隨著細(xì)菌耐藥性不斷增加，有效抗菌藥物的數(shù)量在不斷減少，顯然，研發(fā)出快速識(shí)別特定病原體的診斷檢測方法至關(guān)重要。細(xì)菌培養(yǎng)法耗時(shí)較長，初步培養(yǎng)需要24～48h(在這段時(shí)間內(nèi)，通常使用廣譜抗生素)，確定出微生物之后進(jìn)行藥敏試驗(yàn)仍需要24～48h。在2015年的一項(xiàng)傳染病從業(yè)者調(diào)查中，31%的人認(rèn)為患者在等待血液培養(yǎng)結(jié)果期間中使用了不正確的抗生素。除了周期長以外，如果在患者接受了抗菌治療后采樣，細(xì)菌培養(yǎng)法還可能得出假陰性結(jié)果。除細(xì)菌培養(yǎng)法外，可用于微生物鑒定的其他傳統(tǒng)方法包括：革蘭染色、顯微鏡法、熒光標(biāo)記單克隆抗體、酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)和標(biāo)記代謝物的放射性檢測，例如結(jié)核分枝桿菌可將14C標(biāo)記的棕櫚酸代謝產(chǎn)生14C標(biāo)記的二氧化碳。與培養(yǎng)法相比，雖然這些方法耗時(shí)更短，但是靈敏度較低，不能用于藥物敏感性試驗(yàn)。最近幾年，聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)和新一代測序技術(shù)(NGS)等核酸擴(kuò)增技術(shù)(NAATS)的發(fā)展，以及將其他快速、高分辨率技術(shù)(如MALDI-TOF質(zhì)譜指紋圖譜)引入臨床診斷，改變了病原體的鑒定方法。

目前，基于NAAT的病原體檢測法普遍應(yīng)用于臨床微生物檢查實(shí)驗(yàn)室，并且最近推出的商業(yè)化多重PCR檢測法能夠從單一標(biāo)本中快速、特異地檢測出病原體。盡管使用基于PCR的方法直接對血液進(jìn)行分析可能會(huì)受到鐵、肝素和免疫球蛋白等PCR-抑制劑的干擾，但是與培養(yǎng)法相比，該方法不僅能夠加速病原體檢測(細(xì)菌鑒定可在3～6h內(nèi)完成)，還可以在血液培養(yǎng)結(jié)果呈陰性，難以獲得足夠量的血液進(jìn)行培養(yǎng)鑒定，以及已采用經(jīng)驗(yàn)性抗生素治療等情況下進(jìn)行病原體鑒定，所以在血液感染方面具有很好的應(yīng)用前景。此外，市場上已經(jīng)有用于下呼吸道感染相關(guān)細(xì)菌病原體檢測的多重聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)投入商用。由于即使有機(jī)體被殺死或清除，也可以檢測出生物體的DNA，所以PCR技術(shù)的主要缺點(diǎn)是可能出現(xiàn)假陽性結(jié)果，此外，由于引物是針對某些基因的，在感染過程中特別是在抗生素耐藥性因素的作用下可能會(huì)出現(xiàn)基因突變或丟失，因而可能出現(xiàn)假陰性結(jié)果。

長期以來傳統(tǒng)的測序技術(shù)，如毛細(xì)管電泳測序或焦磷酸測序，一直與基于NAAT的病原體鑒定方法相結(jié)合，為90%以上的被測菌株(所有微生物)進(jìn)行了菌屬鑒定，65%～85%的菌株提供了菌種鑒定。NGS具有更高的準(zhǔn)確度，有可能檢測出抗生素耐藥性因素的毒力標(biāo)志，但需要大量的生物信息學(xué)來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。由于生物體即使被清除了，DNA也可能會(huì)出現(xiàn)在樣本中，所以與PCR技術(shù)一樣，NGS也會(huì)受到一些限制。

采用MALDI-TOF MS指紋圖譜進(jìn)行細(xì)菌病原鑒定已經(jīng)廣泛應(yīng)用于世界各地的臨床微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室。該方法具有快速(鑒定周期通常會(huì)縮短至少一個(gè)工作日，對于生長較慢的物種縮短時(shí)間多達(dá)幾日)、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。MALDI-TOF MS可以直接對細(xì)菌菌落進(jìn)行檢測鑒定，將細(xì)菌菌落直接加在MALDI靶板上，然后將生成的光譜與標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對。在大多數(shù)情況下，由于達(dá)不到檢測限，對臨床樣本進(jìn)行直接檢測是不可行的；但是某些臨床樣本，如尿液(必須在檢測前進(jìn)行前處理)和腦脊液，含有足夠多的細(xì)菌量可以直接檢測。MALDI-TOF MS也可用于血液培養(yǎng)的微生物鑒定；可以先將樣本從陽性血培養(yǎng)瓶中接種到固體培養(yǎng)基上進(jìn)行傳代培養(yǎng)，經(jīng)過短時(shí)間孵育(2～4h)后，進(jìn)行MALDI-TOF MS分析；還可以在去除外源大分子后直接進(jìn)行血培養(yǎng)瓶測定。在膿毒癥危重期，從陽性血培養(yǎng)中直接鑒定病原體，比常規(guī)處理相比，檢測周期至少可以縮短一日，而且還能鑒定出致病菌的菌種。

MALDI-TOF指紋圖譜鑒定細(xì)菌病原體的局限性包括：無法準(zhǔn)確識(shí)別多種微生物感染；或無法準(zhǔn)確區(qū)分具有類似光譜特征的生物體，例如使用現(xiàn)有運(yùn)算法無法準(zhǔn)確地區(qū)分出大腸埃希菌和志賀桿菌。某些不動(dòng)桿菌也是如此，但隨著數(shù)據(jù)庫的不斷更新，這個(gè)問題最終能被克服。最近一項(xiàng)新技術(shù)是利用MALDI-TOF檢測細(xì)菌脂質(zhì)和多糖，該方法能夠更好地區(qū)分混合培養(yǎng)物中的不同菌種，隨著這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，可具有更高的準(zhǔn)確度和靈敏度。

其他可用于細(xì)菌鑒定的方法包括熒光原位雜交法(FISH)、電化學(xué)生物傳感器檢測法和快速抗原檢測法。FISH法多年來一直用于血流感染診斷，目前已設(shè)計(jì)出專門針對細(xì)菌核糖體RNA的探針，可用于95%以上血流感染相關(guān)病原體的鑒定。在一項(xiàng)115份陽性血培養(yǎng)(包括細(xì)菌和真菌)的研究中，該方法在2.5h內(nèi)完成了111份樣本的科、屬或種級鑒定，而常規(guī)培養(yǎng)方法需要1～3d才能完成。

電化學(xué)生物傳感器檢測法可用于尿路感染(UTI)病原體鑒定。傳感器的工作電極含有生物素修飾的捕獲探針，可與細(xì)菌16S rRNA靶序列雜交，對細(xì)菌性尿路感染臨床相關(guān)病原體有特異性。熒光素修飾的檢測器探針繼續(xù)與rRNA靶基因雜交，通過辣根過氧化物酶(HRP)連接抗熒光素抗體實(shí)現(xiàn)對靶標(biāo)-探針雜交的檢測。據(jù)報(bào)道，可以在6h之內(nèi)實(shí)現(xiàn)對臨床尿樣中特定病原菌的鑒定，利用現(xiàn)有的特異性探針，可對98%的革蘭陰性細(xì)菌進(jìn)行菌種鑒定，而且還可以鑒定多種細(xì)菌感染的病原體細(xì)菌種類。

快速抗原檢測利用抗體-抗原相結(jié)合可產(chǎn)生可見性反應(yīng)，在臨床上成功用于鑒定急性咽炎最常見的致病菌—A類β-溶血性鏈球菌(GABHS)。該方法支持床旁檢測，可在大約15min內(nèi)得出結(jié)果，特異性大于95%，靈敏度大于或等于90%，而培養(yǎng)法則需要2d時(shí)間?？焖倏乖瓩z測法的檢測范圍有限，目前僅適用于少數(shù)特定病原體，但也有可能擴(kuò)展到其他病原體，尤其是臨床癥狀具有某種特殊感染指征。

一些公司已經(jīng)認(rèn)識(shí)到采用窄譜抗菌藥物治療某些臨床適應(yīng)癥需要進(jìn)行菌種鑒定，并著手投資開發(fā)診斷方法。例如，在2016年，MedImune公司與Cepheid公司合作，后者開發(fā)了Xpert?檢測(PCR檢測)，兩者合作期望早期檢測銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌，使患者能夠采用單克隆抗體進(jìn)行治療(見下文)。另一個(gè)例子是羅氏公司收購了GeneWEAVE BioSciences公司，GeneWEAVE公司正在開發(fā)利用非復(fù)制噬菌體的病原體特異性診斷技術(shù)。由于噬菌體的特異性，這項(xiàng)技術(shù)在檢測活菌方面比現(xiàn)有方法更為靈敏，因此具有很大的應(yīng)用前景。近年來，該技術(shù)被用于噬菌體/ELISA法進(jìn)行結(jié)核分枝桿菌檢測。

5 窄譜抗生素的開發(fā)

開發(fā)對特定菌種/屬具有特異性的抗菌藥物的方法包括：以目標(biāo)菌的特異蛋白和通路為靶點(diǎn)，利用對特定細(xì)菌有特異性的細(xì)菌素和抗菌肽，以及全細(xì)胞表型篩選。下文介紹了一些抗對人類最具威脅性的病原體(包括ESKAPE病原體、艱難梭菌和結(jié)核分枝桿菌)的窄譜抗菌藥物的研究進(jìn)展。

5.1 窄譜抗結(jié)核分枝桿菌藥物

結(jié)核分枝桿菌是結(jié)核病(TB)的致病因子，感染者約占全球人口的三分之一。2015年，結(jié)核病是全球頭號傳染病殺手，估計(jì)造成180萬人死亡，超過艾滋病和瘧疾的總和。3/4的一線抗結(jié)核藥物為窄譜抗生素，如異煙肼、吡嗪酰胺和乙胺丁醇(圖1中化合物1,2和3)，對分枝桿菌以外其他細(xì)菌活性很低或沒有活性。然而，即使是對藥物敏感的結(jié)核病，采用特異性抗生素和廣譜抗生素利福平聯(lián)合用藥，治療周期也需要6個(gè)月。在多重耐藥菌株日益普遍的情況下，通常采用多種廣譜抗生素治療，包括氟喹諾酮類和氨基糖苷類等二線廣譜抗菌藥，而且治療時(shí)間很長，往往會(huì)持續(xù)2年。漫長的治療周期表明人類將會(huì)最大程度地暴露于抗生素，這無疑會(huì)對共生菌群產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。鑒于結(jié)核病的治療周期較長，開發(fā)新型窄譜抗結(jié)核藥物，減少對廣譜抗生素的依賴，具有很重要的意義。

二芳基喹諾酮類藥物貝達(dá)喹啉(Bedaquiline)(圖1中化合物4)，可選擇性作用于分枝桿菌ATP合成酶，對分枝桿菌有抗菌活性，于2012年獲得美國FDA批準(zhǔn)用于治療耐多藥結(jié)核病(MDR-TB)。Bedaquiline對非復(fù)制性和復(fù)制分枝桿菌，以及耐藥和非耐藥結(jié)核桿菌均有活性。Bedaquiline主要通過CYP3A4進(jìn)行代謝，對hERG通道具有較強(qiáng)的抑制作用，因此，該藥的適應(yīng)癥有限，只有當(dāng)不能提供其他有效的治療方案，或者風(fēng)險(xiǎn)評估證實(shí)其利大于弊時(shí)，方可使用本品。

霉菌酸為分枝桿菌細(xì)胞外膜的關(guān)鍵組成成分，分枝桿菌膜蛋白3(MmpL 3)則是將海藻糖-單霉菌酸酯(TMM)中的霉菌酸轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外膜所必需的載體。MmpL 3是分枝桿菌中必不可少的分子，也是放線菌特有的，因而可能是新型窄譜抗菌藥物開發(fā)的重要靶點(diǎn)。近年來，結(jié)核分枝桿菌和部分非結(jié)核桿菌(NTM)的檢出率呈增高趨勢，嚴(yán)重威脅人類健康，目前已研制出一系列含有吲哚的化合物作為 MmpL 3抑制劑，經(jīng)證實(shí)對結(jié)核分枝桿菌和部分非結(jié)核桿菌(NTM)均顯示出強(qiáng)大的體外抗菌活性。其中先導(dǎo)化合物(圖1中化合物5)對結(jié)核分枝桿菌和一些NTM病原體，包括人類最常見的NTM病原體—維氏菌復(fù)合體(MAC)，表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗菌活性?；衔?對分枝桿菌具有選擇性，對銅綠假單胞菌或金黃色葡萄球菌無效，即使?jié)舛雀哌_(dá)160μg/mL，也未見到對銅綠假單胞菌或金黃色葡萄球菌的生長有抑制作用。在結(jié)核分枝桿菌感染的小鼠模型中，口服給藥后，該化合物的抗菌活性呈劑量依賴性，表明這類化合物有望開發(fā)成為新型抗結(jié)核分枝桿菌藥物。

圖1 對結(jié)核分枝桿菌具有活性的窄譜抗菌化合物

癸異戊二烯磷?；?β-D-核糖2'-差向異構(gòu)酶1(DprE1)為分枝桿菌所必需的黃素酶，在細(xì)胞壁成分阿拉伯半乳聚糖的生物合成中起著重要作用，被認(rèn)為是開發(fā)新型抗結(jié)核藥物的一個(gè)潛在靶點(diǎn)。目前已經(jīng)報(bào)道了幾種DprE1抑制劑，首先是1,3-苯并噻嗪-4-酮(苯并噻唑)類化合物，包括BTZ043 和PBTZ169(圖1中化合物6和化合物7)。BTZ043顯示出很強(qiáng)的抗分枝桿菌活性，對代表性革蘭陽性菌(金黃色葡萄球菌和黃體微球菌)和革蘭陰性菌(銅綠假單胞菌和鮑曼不動(dòng)桿菌)菌株沒有活性。另一類DprE1抑制劑是1，4-氮雜吲哚類化合物，與苯并噻唑類不同，它通過非共價(jià)機(jī)制抑制DprE1。該系列的先導(dǎo)化合物8和9(圖1中化合物8和化合物9)在急性和慢性小鼠肺結(jié)核模型中均表現(xiàn)出體內(nèi)抗菌活性。在利用全細(xì)胞表型篩選生物膜形成抑制劑的過程中發(fā)現(xiàn)了TCA1(圖1中化合物10)，它不僅能夠抑制DprE1，還可以抑制MoeW，MoeW是一種參與鉬輔助因子(MOCO)生物合成的酶。TCA1對分枝桿菌具有選擇性，對大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌或銅綠假單胞菌無活性。該化合物對包括耐藥菌株在內(nèi)的復(fù)制性和非復(fù)制性結(jié)核分枝桿菌都有活性，并且在急性和慢性小鼠肺結(jié)核模型中呈現(xiàn)出體內(nèi)抗菌作用，因此具有開發(fā)成新型窄譜抗結(jié)核藥物的巨大潛力。

5.2 窄譜抗艱難梭菌藥物

如前所述，使用廣譜抗生素會(huì)破壞腸道共生菌群，從而會(huì)導(dǎo)致機(jī)會(huì)致病菌艱難梭菌(C.difficile) 定植。在美國，艱難梭菌每年大約造成25萬例感染，包括需要入院治療以及已住院患者，其中有14000例是致命的。由此每年還會(huì)產(chǎn)生至少10億美元的醫(yī)療費(fèi)用。艱難梭菌能夠產(chǎn)生孢子，這令其難從表面清除，并且能夠迅速傳播。盡管采用了多種抗生素(通常是甲硝唑和萬古霉素)高劑量、延長療程治療，但高達(dá)65%的艱難梭菌定植患者仍會(huì)復(fù)發(fā)，這與微生物群低多樣性相關(guān)。此外，口服萬古霉素和甲硝唑治療可能會(huì)引起萬古霉素耐藥屎腸球菌(VRE)的腸道定植。窄譜抗生素能夠使腸道菌群快速恢復(fù)正常，可為艱難梭狀桿菌感染的治療帶來巨大幫助。目前已有幾種化學(xué)結(jié)構(gòu)正在開發(fā)。

窄譜大環(huán)內(nèi)酯類化合物非達(dá)霉素(Fidaxomicin，圖2中化合物11)于2011年被美國FDA批準(zhǔn)用于治療艱難梭菌感染。非達(dá)霉素對革蘭陽性厭氧菌具有選擇性，對葡萄球菌和腸球菌等革蘭陽性需氧菌表現(xiàn)出很低抗菌活性，對革蘭陰性菌無活性。非達(dá)霉素在結(jié)腸中的濃度很高，而全身系統(tǒng)暴露很低。除了抗菌活性外，非達(dá)霉素還能抑制艱難梭菌孢子的形成和毒素產(chǎn)生。與萬古霉素相比，采用非達(dá)霉素可更大程度地保護(hù)腸道微生物群，降低VRE的發(fā)生率，而且可以有效降低艱難梭菌感染的復(fù)發(fā)率。

其他抗艱難梭菌的窄譜抗生素還包括Ridinilazole(SMT19969，圖2中化合物12)，作為一種新型抗生素，其作用機(jī)制尚不明確可能與細(xì)胞分裂受損有關(guān)。與非達(dá)霉素相比，Ridinilazole對艱難梭菌顯示出相當(dāng)或更強(qiáng)的體外抗菌活性。與萬古霉素或甲硝唑相比，Ridinilazole顯示出更強(qiáng)的抗菌活性，具有較長的抗菌后效應(yīng)，并且全身吸收較低。Ridinilazole的抗菌譜非常窄，其抗革蘭陰性厭氧菌的活性比萬古霉素和甲硝唑低，對革蘭陽性菌無抑制作用，包括金黃色葡萄球菌、屎腸球菌、糞腸球菌和幾種鏈球菌。與非達(dá)霉素相比，Ridinilazole對其它革蘭陽性厭氧菌的選擇性更強(qiáng)，僅對無公害梭菌和部分乳酸菌有效。在克林霉素誘導(dǎo)的艱難梭菌感染倉鼠模型中，Ridinilazole與非達(dá)霉素療效相當(dāng)，比萬古霉素療效更好，治療28d Ridinilazole組的存活率為90%～100%，而萬古霉素的存活率僅為10%。最近的一項(xiàng)Ⅱ期臨床試驗(yàn)(于2015年8月完成)表明Ridinilazole具有良好的耐受性，與萬古霉素相比具有非劣效性(NI，界值：10%)，療效優(yōu)于萬古霉素。

此外，利用細(xì)菌素尋找新藥也是窄譜抗艱難梭狀桿菌感染藥物開發(fā)的途徑之一。細(xì)菌素是細(xì)菌通過核糖體合成機(jī)制產(chǎn)生的小分子多肽，對同源菌種具有拮抗作用。其中一種有開發(fā)潛力的細(xì)菌素是由蘇云金桿菌(Bacillus thuringiensis)菌株產(chǎn)生Thuricin CD。Thuricin CD由兩種不同多肽組成，分別是Trn-α和Trn-β，對臨床主要致病菌株表現(xiàn)出與萬古霉素和甲硝唑相當(dāng)?shù)捏w外抗菌活性，并且對人遠(yuǎn)端結(jié)腸模型中共生腸道微生物群的組成沒有顯著影響。

圖2 窄譜抗艱難梭菌化合物

5.3 窄譜抗ESKAPE病原體藥物

屎腸球菌，金黃色葡萄球菌，肺炎克雷伯菌，鮑曼不動(dòng)桿菌，銅綠假單胞菌和腸桿菌被統(tǒng)稱為ESKAPE病原體，這些細(xì)菌幾乎占據(jù)了美國所有醫(yī)院感染的1/3。目前臨床上已經(jīng)分離出對現(xiàn)有抗菌藥物都耐藥的ESKAPE菌株，迫切需要新的治療方案。

腸球菌是一種主要的臨床致病菌，通過固有的和后天獲得的耐藥機(jī)制，對幾乎所有臨床使用的抗生素都有潛在的耐藥性。在美國每年造成大約6.6萬例醫(yī)院感染，其中20，000例是由對萬古霉素耐藥的菌株引起的，導(dǎo)致大約1300人死亡。萬古霉素耐藥屎腸球菌占重癥監(jiān)護(hù)室腸球菌感染的25%，并對FDA批準(zhǔn)用于治療VRE的兩種抗生素(喹諾普利斯坦-達(dá)爾福司汀和利奈唑胺)均耐藥，這意味著迫切需要新的藥物來治療萬古霉素耐藥屎腸球菌感染。

從120萬青霉素結(jié)合蛋白2a(PBP 2a)抑制劑類似物化合物庫中初步虛擬篩選出一系列1,2,4-三唑啉[1,5-a]嘧啶類化合物，它們對屎腸球菌具有很強(qiáng)的選擇性和活性。初步篩選出的化合物13(圖3，化合物13)，對屎腸球菌的最低抑制濃度為8μg/mL，并且對其他Eskape病原體均無活性。圍繞這一骨架結(jié)構(gòu)合成出化合物14(圖3，化合物14)，它對臨床分離的屎腸球菌菌株具有與化合物13相當(dāng)或更好的抗菌活性。化合物14的作用機(jī)理是抑制肽聚糖的生物合成，有趣的是，盡管是在利用 PBP2a進(jìn)行初篩的過程中發(fā)現(xiàn)了這類抗生素，但是其作用機(jī)制卻不是抑制青霉素結(jié)合蛋白。雖然目標(biāo)物有待深入研究，但這類窄譜抗生素有望開發(fā)成對抗屎腸球菌感染的藥物。

耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)每年大約造成80461例感染和11285人死亡。目前，萬古霉素、達(dá)托霉素和利奈唑胺被用于治療MRSA感染，但與VRE相似，已經(jīng)出現(xiàn)了對這三種藥物的耐藥性。一種新型抗菌肽被認(rèn)為是治療金黃色葡萄球菌感染的潛在窄譜抗菌藥物。MP1106是基于真菌防御素菌絲霉素(Plectasin)設(shè)計(jì)的，對許多革蘭陽性菌具有抗菌活性，通過與肽聚糖中間脂質(zhì)II結(jié)合而發(fā)揮作用。MP1106對金黃色葡萄球菌的抗菌活性較母體肽高，對革蘭陽性致病菌豬鏈球菌也表現(xiàn)出較強(qiáng)的活性，還對其他革蘭陽性細(xì)菌(包括一些芽孢桿菌)表現(xiàn)出中等活性。MP1106對表皮葡萄球菌或試驗(yàn)中的任何一種革蘭氏陰性菌都沒有顯示出抗菌活性，表明其可能開發(fā)成對抗包括金黃色葡萄球菌在內(nèi)的革蘭陽性菌的窄譜抗菌藥物。

對于鮑曼不動(dòng)桿菌，由于其致死率非常高(＞60%)，而且患者可能會(huì)在感染后48～72h內(nèi)死亡，因此更加迫切需要針對該菌的菌種鑒定和新型治療方法。在美國，鮑曼不動(dòng)桿菌僅占所有醫(yī)院感染的的1.8%，估計(jì)每年造成45000-83000例感染。相比之下，在亞洲、南美洲和中東，它是最主要的醫(yī)院感染致病菌。鮑曼不動(dòng)桿菌感染率的不斷上升以及耐藥性的增加，促使新的鮑曼不動(dòng)桿菌小分子干預(yù)和非傳統(tǒng)治療方法的發(fā)展。與大腸埃希菌、銅綠假單胞菌等革蘭陰性菌相比，鮑曼不動(dòng)桿菌具有獨(dú)特的生化特性和細(xì)胞膜成分，因而更適合開發(fā)窄譜抗菌藥物。

1,2,4-三唑烷-3-硫酮類化合物就是一類專門針對鮑曼不動(dòng)桿菌的小分子窄譜抗生素，其靶標(biāo)為鮑曼不動(dòng)桿菌的脂肪酸生物合成/延長。這些化合物對包括大腸埃希菌、銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌和金黃色葡萄球菌在內(nèi)的其他菌株均無活性，其中先導(dǎo)化合物15(圖3中化合物15)對感染了一株高毒力鮑曼不動(dòng)桿菌(AB 5075)的大蠟螟表現(xiàn)出活性。

還應(yīng)該指出的是，針對鮑曼不動(dòng)桿菌感染，還可以采用一些非小分子、非傳統(tǒng)的抗菌藥物。例如，一項(xiàng)美國陸軍/海軍合作表明，在體內(nèi)創(chuàng)傷模型中使用“噬菌體雞尾酒”能夠成功地對抗鮑曼不動(dòng)桿菌菌株，隨后，一種雞尾酒療法被成功地用于治療一名受感染的患者。噬菌體產(chǎn)品細(xì)胞溶解酶可成功地用于鮑曼不動(dòng)桿菌(A.baumannii) 感染治療。最近，有報(bào)道證實(shí)一種非傳統(tǒng)藥物單克隆抗體可以從小鼠的血流感染中根除鮑曼不動(dòng)桿菌?？贵w的目標(biāo)是細(xì)菌莢膜，細(xì)菌莢膜具有菌種特異性，也可能具有菌株特異性，從而限制了抗體的效用，可采用雞尾酒法對抗其他菌株的莢膜。

圖3 對抗ESKAPE病原體的窄譜抗菌化合物

銅綠假單胞菌是醫(yī)院感染的主要病原菌之一，據(jù)估計(jì)，美國每年有51000例感染，大約400人死亡。隨著多重耐藥銅綠假單胞菌株的增加，需要人們不斷尋求新的抗菌策略。其中一種治療方法是使用細(xì)菌素，它對臨床相關(guān)病原體具有高度特異性和抗菌活性，可能開發(fā)為窄譜抗生素。例如L1PA細(xì)菌素，它由幾種細(xì)菌產(chǎn)生，包括假單胞菌：惡臭假單胞菌(P.putida)、P.protgens和丁香假單胞菌(P.syringae)、植物病原黃單胞菌(Xanthomonas citri)和人類病原體洋蔥伯克霍爾德菌(Burkholderia cenocepacia)。L1PA細(xì)菌素如膿菌素L1(PyoL1)，對D-鼠李糖具有很高的親和力，D-鼠李糖是銅綠假單胞菌細(xì)胞膜中常見多糖抗原(CPA)的組成部分，因此對銅綠假單細(xì)胞菌表現(xiàn)出特異性。PyoL1對大多數(shù)銅綠假單胞菌具有抗菌活性，對其他假單胞菌沒有抗菌活性。據(jù)報(bào)道，另外一種膿菌素Pyocin S5對幾種銅綠假單胞菌菌株顯示出抗菌活性，即使在高達(dá)2.16 mg/mL的濃度下對大腸埃希菌和金黃色葡萄球菌也無活性。

值得注意的是，正如上文鮑曼不動(dòng)桿菌中所討論的那樣，單克隆抗體也可以作為窄譜抗菌藥物治療其他細(xì)菌感染，例如，Medimune公司開發(fā)了一種針對銅綠假單胞菌的雙特異性抗體。MEDI3902針對III型分泌系統(tǒng)蛋白PcrV和psl Psl多糖，兩者在免疫逃避和生物膜形成中起關(guān)鍵作用。MEDI3902可以保護(hù)小鼠免受致死性銅綠假單胞菌感染，目前正在開展臨床試驗(yàn)。此外還有人免疫球蛋白G1(k)單克隆抗體MEDI4893，它主要針對金黃色葡萄球菌α毒素，證明對人體安全，目前正在進(jìn)行二期臨床試驗(yàn)中。這些產(chǎn)品是繼最近由FDA批準(zhǔn)用于預(yù)防艱難梭菌感染的Bezotoxumab之后開發(fā)的，主要針對兩種ESKAPE致病菌。此外，隨著更多單克隆抗體的開發(fā)，與窄譜小分子聯(lián)合用藥也可能是一種有效的方法。

6 結(jié)語

目前人類正面臨著抗生素耐藥性危機(jī)，需要開發(fā)更多新藥來應(yīng)對這一威脅。廣譜抗生素為人類帶來了巨大的社會(huì)效益，同時(shí)也帶來了諸多危害，其中最主要就是耐藥性的產(chǎn)生以及破壞宿主微生物群。窄譜抗生素可選擇性對抗某種特定的菌株或菌屬，因而開發(fā)新型窄譜抗菌藥物可能會(huì)化解耐藥性危機(jī)。本文介紹了幾種對抗臨床最常見病原菌，包括：幾種ESKAPE病原體、機(jī)會(huì)性腸道定植艱難梭菌和慢性感染性結(jié)核分枝桿菌等的窄譜抗菌藥物。此外，還介紹了臨床上用于治療艱難梭菌感染的新型窄譜抗菌藥物非達(dá)霉素以及用于治療耐多藥結(jié)核病的新藥貝達(dá)喹啉。雖然在臨床上推廣窄譜抗菌藥物任重而道遠(yuǎn)，但是由于其具有自身優(yōu)勢，隨著診斷技術(shù)的不斷發(fā)展，窄譜抗菌藥物將會(huì)在抗菌治療中發(fā)揮越來越重要的作用。