抗生素耐药菌的增加令人 日益担忧 ，并威胁着将医疗保健带回20世纪初。出现这种耐药性不可避免，因为细菌会进化并学会自我防御。但我们现在感到担忧，是因为人们一直没有发现新的抗生素类别。
如今，我们或许可以少担心一点了。研究人员发现了一种名为teixobactin的新药，它标志着一个新抗生素类别的问世。更重要的是，他们表明，即使是高度敏感的细菌，也未必会轻易对这种新抗生素产生耐药性。
除了发现这种药物，他们发表在 《自然》 上的研究还因另一个原因而引人注目。这些研究人员开发的技术或将开启发现许多新抗生素类别的大门。
iChip如何运作
一铲土壤中就有数以百万计的细菌和真菌。它们还分属数千种不同类型，并通过彼此争斗来生存。我们知道这一点，因为在过去一个世纪里，人们发现的几种新抗生素，都是通过从 产生这些抗生素以捍卫自身生存的细菌和真菌中 分离出来的。
然而，问题在于，土壤（或海水）中的微生物只有约1%能够在实验室条件下可靠地培养。这意味着迄今为止，我们还无法研究其余99%的微生物，而它们很可能会产生我们尚不知晓的抗生素。
波士顿东北大学的Kim Lewis、Slava Epstein及其同事一直致力于解决这个问题。经过十多年的努力，他们通过iChip技术找到了办法。
要让它发挥作用，首先将土壤样本稀释，然后倒在iChip上。iChip由数百个小孔组成。稀释后，人们希望每个孔中只捕获一个微生物。
iChip技术的应用。Losee L. Ling等人 / 《自然》
随后，iChip两面都覆上薄膜，并放回土壤样本中。薄膜上有孔隙，大小仅够化学营养物质流入，却足以阻止任何细菌移动。这意味着iChip每个孔中的单个细菌可以摄取其在自然环境中本来会遇到的所有营养物质并繁殖，同时不会受到土壤中其他细菌的污染。
值得注意的是，研究已表明，这种方法可以帮助近半数细菌在iChip孔中开始生长。更重要的是，随后可以将四分之三的iChip细菌转移到实验室培养液中并使其生长。相比此前实验室只能培养约1%的微生物，这无疑是显著进步。
通过iChip这一过渡步骤，原本无法培养的细菌为何能够在实验室培养液中生长，目前尚不清楚，但这或许与细菌在这一过程中获得的突变有关。这一步至关重要，因为它可能有助于克服阻碍新抗生素研发的一大障碍——在实验室条件下培养细菌，以研究并分离它们产生的抗生素。
从土壤到药片
由于Lewis能够大规模培养一些土壤细菌，他得以分离它们产生的抗生素，以检验其中是否有新药。一种名为Eleftheria terrae的细菌被发现能够产生最有希望的抗生素候选物，后来这种候选物成为teixobactin。
对teixobactin的分析表明，它会攻击细菌产生细胞壁所必需的一种关键前体。虽然它并非首种攻击细胞壁的抗生素，但它能够相当有效地做到这一点，不过目前证据仅来自培养皿和小鼠实验。
然而，teixobactin只攻击革兰氏阳性菌，这类细菌有厚厚的细胞壁，但没有外膜，可导致白喉和破伤风等疾病。革兰氏阴性菌则受到外膜的进一步保护，因此对这种抗生素不敏感。因此，涉及革兰氏阴性菌的感染往往更难用药物治疗，尤其是在出现耐药性时，需要用另一种抗生素来对付。
目前很难估计teixobactin能否成为适用于人类的药物。一般而言，在小鼠身上有效的候选药物通过临床试验的几率很低。如果Teixobactin未能成功，它也可以经过化学改造，使其适用于人体。但至关重要的是，Lewis的技术有望促成其他新抗生素类别的发现。
科学领域最重大的进展往往不是发现本身，而是使发现成为可能的进步。因此，teixobactin无疑是一项非凡成就，而在实验室培养土壤细菌的新方法，也是Lewis及其团队作出的同等重要的贡献。
本文与 The Conversation合作发布。本文的发布并不意味着世界经济论坛认同其中观点。
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作者：Angelika Gründling是伦敦帝国理工学院分子微生物学Reader。
图片：2011年3月9日，Christian LaVallee在伦敦北部卫生保护局为聚合酶链式反应（PCR）检测配制溶液。路透社/Suzanne Plunkett.n