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1930年，英國倫敦聖瑪麗醫院裡，來自謝菲爾德大學（University of Sheffield）的一名醫生用了一種尚未進行過臨床試驗的實驗性藥物，治療了兩名眼部感染的嬰兒。藥物由這名醫生的老師亞歷山大·弗萊明提供，是一種青黴菌培養物的粗過濾物。這是
使用青黴素進行治療
的最早記錄之一。
90多年過去，
青黴素及其他同類型抗生素改變了人類對抗細菌的歷史
，挽救了數以億計人的生命。
另一方面，隨著抗生素的大量使用和細菌的快速進化，對抗生素產生耐藥性的細菌在全世界範圍內流行，成為了新的公共健康危機。例如，有一種被稱為超級細菌的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（methicillin-resistantStaphylococcus aureus，簡稱MRSA）就對多種抗生素耐藥，成為感染防控中的一個重要挑戰。
近日，謝菲爾德大學的科研人員，聯合中國廈門大學、捷克Masaryk大學、加拿大McMaster大學等多家研究機構，
首次揭示了青黴素等β-內醯胺類抗生素能夠殺死細菌的機制
。領銜這支國際團隊的Simon Foster教授評論說：“
透過深入理解現有抗生素的工作原理，為針對耐藥性細菌開發新療法提供了思路
。”
青黴素屬於β-內醯胺類抗生素，也就是化學結構中具有β-內醯胺環的一大類抗生素。以往的研究提示，
這類抗生素有礙細菌特有的細胞壁生長，從而抑制細菌感染
。不過，抗生素究竟如何殺死細菌，在過去幾十年裡始終成謎。
對於很多細菌來說，細胞壁就像包裹在外圍的保護網，主要由糖和氨基酸組成的肽聚糖交聯形成，它們對細菌的生長、分裂和存活至關重要。現在，科學家們透過研究細菌如何維持它們的細胞壁，以及抗生素如何破壞細胞壁，終於弄清楚了抗生素究竟是如何把細菌殺死。
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耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）（圖片來源：參考資料[2]；Credit：Simon Foster / University of Sheffield）
科學家們透過建立模型研究了細菌在生長和分裂過程中細胞壁如何膨脹，並考察了細胞壁在受到青黴素等抗生素抑制時會發生什麼。隨後，研究人員結合多種實驗方法對模型的預測結果進行了驗證。
他們由此揭示，β-內醯胺類抗生素在MRSA的細胞壁上打孔，並穿透整個細胞壁。隨著細胞生長，孔洞也跟著擴大。最終，細胞壁的漏洞越來越大，造成了細菌死亡。
研究人員鑑定出了兩種酶，能夠破壞肽聚糖，參與細胞壁打孔的過程。
這一發現為如何靶向細胞壁殺死超級細菌提供了新目標
。基於對肽聚糖合成與水解的理解，科學家透過調節兩種酶的活性，展示了一種針對金黃色葡萄球菌的新型聯合療法的功效。
期待新的科學發現為控制病原體帶來新的控制方案，杜絕耐藥性的大規模爆發。
參考資料：
［1］ Bartlomiej Salamaga et al。， （2021） Demonstration of the role of cell wall homeostasis in Staphylococcus aureus growth and the action of bactericidal antibiotics。 Proceedings of the National Academy of Sciences。 https：//doi。org/10。1073/pnas。2106022118
［2］ Scientists make breakthrough in understanding how penicillin works。 Retrieved Oct。 26， 2021 from https：//www。sheffield。ac。uk/news/scientists-make-breakthrough-understanding-how-penicillin-works
［3］ M。Wainwright and H。T。Swan （1987） The Sheffield penicillin story。 Mycologist Doi： https：//doi。org/10。1016/S0269-915X（87）80022-8
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