結(jié)果表明，在細菌菌落中快速生長的個體表現(xiàn)出明顯更高的活性核糖體表達——細胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)的顆粒。這有助于細菌避免一類重要的稱為大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的積累，從而抵抗。這些發(fā)現(xiàn)可用于指導(dǎo)開發(fā)針對這種生存策略的改進抗生素化合物。

細菌感染可引起食物中毒、肺炎、敗血癥等嚴(yán)重疾病。雖然它們可以用抗生素，但近年來這些藥物的過度使用意味著細菌對它們的抵抗力越來越強，對全球健康構(gòu)成了重大威脅。
為了使抗生素有效對抗感染，它需要以足夠的濃度達到其細胞靶點以抑制細菌生長。

“抗生素耐藥性繼續(xù)威脅著當(dāng)前的可行性。我們需要了解菌落中的單個細菌如何阻止抗生素進入它們的細胞，以便我們可以通過新療法針對這種機制，”英國?？巳卮髮W(xué) PDRA 的Urszula ?apińska說。“大多數(shù)關(guān)于細菌藥物滲透性的現(xiàn)有數(shù)據(jù)都是通過測量獲得的，這些測量要么從大量細菌中獲取平均結(jié)果，要么來自少數(shù)細菌。這意味著人們對細菌菌落中許多單細胞中單個藥物積累的變異性知之甚少。”

為了解決這一差距，?apińska 和團隊首先假設(shè)細菌對藥物反應(yīng)的變化可能是由單個細胞之間不同的藥物轉(zhuǎn)運速率驅(qū)動的。為了測試這一點，該團隊使用了一種多分析方法，結(jié)合了微流體顯微鏡、對健康構(gòu)成威脅的細菌——即大腸桿菌、銅綠假單胞菌、新洋蔥伯克霍爾德菌和金黃色葡萄球菌，以及來自大學(xué)的 Mark Blaskovich 博士的抗生素?zé)晒馓结樌ナ刻m州。這種方法使團隊能夠在藥物給藥期間實時檢查普通抗生素與許多活的單個細菌之間的相互作用。通過將這種方法與由?？巳卮髮W(xué)的Krasimira Tsaneva-Atanasova 教授說，該團隊獲得的數(shù)據(jù)可以用來快速有效地識別對抗生素有抗藥性的單個細菌。

他們的分析表明，菌落中快速生長的個體避免了大環(huán)內(nèi)酯類物質(zhì)在其細胞內(nèi)的積累——這一發(fā)現(xiàn)與目前認(rèn)為細胞生長緩慢是抗生素在沒有遺傳變異的情況下存活的主要因素形成了鮮明對比。與個體生長緩慢的對應(yīng)物相比，藥物前核糖體數(shù)量顯著增加，從而避免了這種情況。核糖體使基本的細胞過程成為可能，包括外排——一個將有毒物質(zhì)（如化合物）泵出細胞的系統(tǒng)。

利用這一新知識，研究人員隨后表明，對細菌細胞的外膜進行化學(xué)操作可以根除那些表現(xiàn)出低大環(huán)內(nèi)酯積累的快速生長變體，從而有助于我們對抗抗生素耐藥性。

英國埃克塞特大學(xué)微流體講師Stefano Pagliara 博士總結(jié)道：“這項工作揭示了一些細菌菌落成員中迄今為止未被認(rèn)識的生存策略。” “這些見解將直接使致力于開發(fā)更有效抗生素療法的微生物學(xué)家和臨床醫(yī)生受益。從長遠來看，我們希望在臨床環(huán)境中使用我們的新方法將有助于為改進藥物的設(shè)計提供信息，并幫助我們對抗抗生素耐藥性?！?/span>

該研究題為“快速細菌生長減少抗生素積累和功效”，并發(fā)表在eLife 上。