增加抗生素的使用似乎矛盾地导致了更为棘手的感染，因为细菌进化出抵抗治疗的能力。根据宾州州立大学研究团队的说法，对抗这种抗微生物耐药性——疾病控制和预防中心称其为“世界上最紧迫的公共卫生问题之一”的解决方案，可能是一种用于肾病的药物。
抗生素可以杀死或抑制细菌的生长，但使用得越多，细菌就越能抵抗它们。研究小组发现，美国食品药品监督管理局（FDA）批准的药物西维拉美（sevelamer），通常用于帮助结合慢性肾病患者在透析过程中血液中多余的磷，也可以在小鼠体内结合非靶向抗生素。当抗生素在体内出现在感染部位以外时，就被标记为“非靶向”，在这种情况下，少部分抗生素逃脱了血液循环并排泄到肠道中。
研究人员在《小型》（Small）期刊上发表了他们的研究结果，他们表示这些结果表明了一种帮助减轻抗生素耐药性的方法。这个理念是西维拉美可以找到并结合非靶向抗生素，防止它们与肠道中的细菌相互作用，就像把狗拴住以防它追逐松鼠一样。
“我们发现西维拉美可以作为一种‘抗抗生素’，通过在肠道中捕获非靶向的万古霉素和达托霉素——两种常用的处方抗生素，防止耐药性的进化，而不影响系统性抗生素的有效性，”通讯作者阿米尔·谢基（Amir Sheikhi）说，他是生物材料和再生工程的多萝西·福尔·哈克与J·劳埃德·哈克早期职业主席，同时也是化学工程的助理教授。
万古霉素通常用于治疗由肠球菌引起的感染，这种细菌存在于肠道中，但数量可以增加并传播到身体其他部位，导致尿路感染、心脏感染、蜂窝组织炎等。然而，这些细菌可以进化出对万古霉素的抵抗，因此临床医生将达托霉素作为对抗感染的最后一道治疗手段。根据谢基的说法，这些类型的感染在医疗环境中尤其普遍，那里的患者已经经历了长时间的抗生素治疗以治疗原发感染，或在医疗程序后发生原发感染。
问题是，细菌也可以进化出对达托霉素的抵抗。谢基说，这种抗性产生的原因是5%到10%的抗生素通过静脉注射后最终进入了胃肠道。在那里，非靶向抗生素与数量庞大的细菌相对抗无能为力，这些细菌幸存于药物之下，并进化出对本应杀死它们的药物不受影响。为了解决这个问题，研究人员正在开发方法以捕获非靶向抗生素，防止细菌以使药物失效的方式进化。
“开发抗抗生素，而不是新抗生素，可能能够保护当前抗生素的有效性，”谢基说，他还隶属于宾州州立大学生物医学工程、化学和神经外科的各个部门，并在大学领导生物软材料实验室（B-SMaL）。
他解释说，由于细菌能够——而且已经——继续发展对抗生素的抵抗力，研究人员开始调查除了创造更强抗生素之外的替代疗法。一个可能的前进方向是与抗生素一起施用能够捕获非靶向抗生素的药物。
这项工作建立在2020年的一项研究基础上——由安德鲁·里德（Andrew Read）领导，他是研究高级副总裁、生物学和昆虫学的埃凡·普格教授，曾任伊伯利生物技术教授并且是本研究的共同作者——研究发现FDA批准的降胆固醇药物考来烯胺（cholestyramine）可以使达托霉素失活。
“抗生素驱动抗生素耐药性，”里德说。“如果你可以使不必要的抗生素失活，你就消除了抗生素耐药性的驱动因素。理论上，抗抗生素可以防止抗生素的耐药性在肠道出现。”
在2022年，谢基、里德及其他合作者描述了考来烯胺结合达托霉素的机制，但还发现它未能去除万古霉素。因此，团队转向另一种有前景的候选药物：西维拉美。
在这项研究中，研究人员通过注射将万古霉素或生理盐水施予患有耐药性肠球菌的小鼠。同时，给小鼠喂食口服悬浮液的西维拉美。研究人员随后分析了小鼠粪便的基因含量。
“我们的研究结果表明，西维拉美能在几分钟内捕获低浓度的达托霉素，并在几小时内捕获万古霉素，”谢基说，并指出西维拉美去除了这两种抗生素——在体外阻止达托霉素和万古霉素的抗生素活性，而在动物模型中也阻止了万古霉素的活性。“这使西维拉美作为一种更具灵活性和效果的辅助疗法，成为减轻在医疗环境中可能来源感染的耐药性进化的有效手段。”
尽管这些发现是基于小鼠进行的，研究人员表示对人类医学有直接的影响。
“据我们所知，这是首次证明一种FDA批准的药物能够有效阻止活生物体中万古霉素引起的耐药性出现，这为在医疗环境中对抗抗微生物耐药性提供了一种新颖且可扩展的策略，”谢基说。“由于西维拉美已经获得FDA批准，具有良好的安全性记录，因此它是临床应用的强有力候选者。”
接下来，谢基表示团队计划进行临床试验，以评估西维拉美在接受万古霉素或达托霉素的人类患者中的有效性。他们还计划探索西维拉美是否能防止其他类别抗生素在胃肠道排泄后耐药性的进化。研究团队邀请有抗微生物耐药性评估方面经验的合作者与他们联系。
论文上其他与宾州州立大学有关的作者包括化学工程的博士后研究员罗雅·科沙尼（Roya Koshani）；在宾州州立大学获得化学工程博士学位并现已在工业界工作的叶尚林（Shang-Lin Yeh）；在宾州州立大学获得化学工程学士学位并目前在宾夕法尼亚大学攻读研究生学位的何泽铭（Zeming He）；以及在宾州州立大学获得化学工程学士学位并现已在3M就业的纳文·纳拉西姆哈鲁（Naveen Narasimhalu）；生物学和昆虫学的博士后研究员兰登·G·冯·斯蒂格（Landon G. vom Steeg）；生物学和昆虫学的副研究教授德里克·G·西姆（Derek G. Sim）。密歇根大学内科（传染病）副教授罗伯特·J·伍兹（Robert J. Woods）也是论文的共同作者。谢基、西姆和里德也隶属于宾州州立大学哈克生命科学研究所，而冯·斯蒂格还隶属于达特茅斯医学院。
宾州州立大学的哈克生命科学研究所通过帕特里夏和斯蒂芬·本科维奇研究倡议、以及多萝西·福尔·哈克与J·劳埃德·哈克早期职业主席、农业学院的应用进化种子资金计划以及伊伯利生物技术主席对这项研究给予了支持。
