給抗生素裝開關 關掉可避免濫用

作者 | 發布日期 2013 年 10 月 09 日 18:22 | 分類 生物科技 , 醫療科技
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抗生素濫用已經成為當代醫學界與畜牧業一個很嚴重的問題,濫用的結果造成細菌抗藥性,人生病藥卻沒效了。雖然大家都知道嚴重性,但減少使用抗生素可不是馬上就能達成。那麼把吃下去的抗生素「關掉」呢?



關掉抗生素讓它失效

荷蘭格羅寧根大學(University of Groningen)的一組研究團隊就示範了在抗生素開始作用數個小時後,如何利用溫暖的陽光照射讓它失去作用,研究刊登在「自然 化學」(Nature Chemistry)雜誌。

這項研究的基本原理是在藥物的分子中加入遇熱或見光便會改變形狀的化合物。這樣做的原因為何?我們知道藥物在體內與一些特定的酵素分子產生互動,進而讓他們失去作用,而產生互動的原因在於藥物分子的形狀能跟它的目標分子表面的受體契合,就好像鑰匙與鑰匙孔,因此,如果改變了抗生素的形狀,讓它無法跟它原始要對付的目標受體契合,抗生素變無法產生作用了。

偶氮苯帶來的靈感

有機化學家 Ben Feringa 帶領這個團隊,利用一種已知的光切換分子─偶氮苯(azobenzene)進行實驗。偶氮苯是由兩個苯與兩個氮組成,組合的方式是「苯─氮─氮─苯」:

Azobenzene
(Photo Credit: Wikimedia Commons)

不過偶氮苯是一種同分異構物(),一般情況如下圖左,但經紫外光照射後會變成下圖右的樣子,看起來就像是把其中一半翻轉後再接上去的樣子,於是,我們可以發現左邊的形狀接近 Z 形,右邊則接近 C 形。透過照射紫外光可以把形狀從 Z 形變 C 形,如果改照可見光或加熱就可以改回去。

Azobenzene z c
(Photo Credit: Wikimedia Commons)

團隊接著用與偶氮苯類似、裡面含有抗細菌分子的變種物質─喹諾酮(quinolone)化合物進行研究,這類化合物可以干擾細菌在複製 DNA 時所用到的酵素。這種修改過的喹諾酮在照射紫外光後變成 C 形,正好拿來對付大腸桿菌等細菌,接著,在照射到陽光或在體內加熱後,他們變回 Z 形,就不再對細菌發生作用。

改變藥物在人體內的作用時機

研究團隊打算另外研發用可見光或紅外光觸發的分子,以免因為使用有害人體的紫外光,造成額外的傷害。

除了降低濫用抗生素帶來的後遺症,這項研究也代表可以降低藥物的副作用,比方說當人們剛剛吞下藥丸後,藥物就會在腸道裡發生作用而誤殺一些益菌;如果藥物可以在進入人體一段時間才發生作用,就可以讓他們在到達目標區域後才開始行動,如此便可避免濫殺無辜。

註釋
同分異構物指有著相同的成份,但組成的架構與分子的特性不相同的兩種化合物,例如巧克力中的可可鹼的分子結構中,有一個甲基換了位置,它就會變成茶鹼。另外,像偶氮苯這種單側上下翻轉就不一樣的情形,叫做「順反異構」。(回到本文

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Antibiotics: Light-sensitive drugs to tackle hardy bugs
偶氮苯 

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