窄譜抗生素

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。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)兒護理、器官移植和癌癥化療等得以實現(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代即將來臨。據(jù)估計，如果抗生素耐藥性繼續(xù)以當(dāng)前速度增加，到2050年，全球每年將會有超過1 000萬人死于抗生素耐藥菌感染，造成經(jīng)濟損失達(dá)100萬億美元。解決抗生素耐藥性危機需要采取多方面措施，包括加強抗生素管理，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，重點介紹了該領(lǐng)域的最新進展，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，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存庫，持續(xù)多年后也可能會轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏⌒约?xì)菌，因而非致病性病菌耐藥性也會產(chǎn)生有害后果。

另外，不加選擇的使用廣譜抗生素可能會危及宿主微生物群。該危害與抗生素治療時間無關(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)都不會恢復(fù)到原始狀態(tài)。微生物菌群遭到破壞會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)濟效益減少。如果窄譜抗菌藥物能夠縮短患者的住院時間，并降低死亡率和發(fā)病率，那么它們的售價應(yīng)該更高。以鮑曼不動桿菌為例，據(jù)報道在重癥監(jiān)護室(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可獲得加快注冊審批。隨著GAIN法案(GAINAct)和快速通道激勵措施的出臺，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)法耗時較長，初步培養(yǎng)需要24～48h(在這段時間內(nèi)，通常使用廣譜抗生素)，確定出微生物之后進行藥敏試驗仍需要24～48h。在2015年的一項傳染病從業(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，雖然這些方法耗時更短，但是靈敏度較低，不能用于藥物敏感性試驗。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驗室，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行分析可能會受到鐵、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行培養(yǎng)鑒定，以及已采用經(jīng)驗性抗生素治療等情況下進行病原體鑒定，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)來進行數(shù)據(jù)分析。由于生物體即使被清除了，DNA也可能會出現(xiàn)在樣本中，所以與PCR技術(shù)一樣，NGS也會受到一些限制。

采用MALDI-TOF MS指紋圖譜進行細(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)實驗室。該方法具有快速(鑒定周期通常會縮短至少一個工作日，對于生長較慢的物種縮短時間多達(dá)幾日)、準(zhǔn)確、經(jīng)濟等特點。MALDI-TOF MS可以直接對細(xì)菌菌落進行檢測鑒定，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)基上進行傳代培養(yǎng)，經(jīng)過短時間孵育(2～4h)后，進行MALDI-TOF MS分析；還可以在去除外源大分子后直接進行血培養(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。某些不動桿菌也是如此，但隨著數(shù)據(jù)庫的不斷更新，這個問題最終能被克服。最近一項新技術(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，隨著這項技術(shù)的進一步發(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現(xiàn)對靶標(biāo)-探針雜交的檢測。據(jù)報道，可以在6h之內(nèi)實現(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)識到采用窄譜抗菌藥物治療某些臨床適應(yīng)癥需要進行菌種鑒定，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行治療(見下文)。另一個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，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，而且治療時間很長，往往會持續(xù)2年。漫長的治療周期表明人類將會最大程度地暴露于抗生素，這無疑會對共生菌群產(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進行代謝，對hERG通道具有較強的抑制作用，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)險評估證實其利大于弊時，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。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)證實對結(jié)核分枝桿菌和部分非結(jié)核桿菌(NTM)均顯示出強大的體外抗菌活性。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)核藥物的一個潛在靶點。目前已經(jīng)報道了幾種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，它通過非共價機制抑制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，使用廣譜抗生素會破壞腸道共生菌群，從而會導(dǎo)致機會致病菌艱難梭菌(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。由此每年還會產(chǎn)生至少10億美元的醫(yī)療費用。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)或更強的體外抗菌活性。與萬古霉素或甲硝唑相比，Ridinilazole顯示出更強的抗菌活性，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，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Ⅱ期臨床試驗(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?；衔?4的作用機理是抑制肽聚糖的生物合成，有趣的是，盡管是在利用 PBP2a進行初篩的過程中發(fā)現(xiàn)了這類抗生素，但是其作用機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。

對于鮑曼不動桿菌，由于其致死率非常高(＞60%)，而且患者可能會在感染后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，鮑曼不動桿菌僅占所有醫(yī)院感染的的1.8%，估計每年造成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，鮑曼不動桿菌具有獨特的生化特性和細(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桿菌的小分子窄譜抗生素，其靶標(biāo)為鮑曼不動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桿菌(A.baumannii) 感染治療。最近，有報道證實一種非傳統(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，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。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，目前正在進行二期臨床試驗中。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，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效益，同時也帶來了諸多危害，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化解耐藥性危機。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、機會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，窄譜抗菌藥物將會在抗菌治療中發(fā)揮越來越重要的作用。