萊姆病是一種由伯氏疏螺旋體引起，蜱蟲為主要傳播媒介的人畜共患疾病。臨床表現為慢性炎症性多系統損害，包括慢性紅斑，關節炎，心臟和神經系統損害等。萊姆病流行廣泛，僅美國每年就有超過五十萬的患者。抗生素治療對多數萊姆病早期患者有效，但用藥週期長帶來副作用顯著，且約10%-20%的患者在治療後存在著疲勞，肌肉疼痛，認知障礙等症狀【1】。目前存在用來治療萊姆病的抗生素均為廣譜抗生素，限制了對萊姆病的針對性治療【2】。
2021年10月6日，美國東北大學的Kim Lewis研究組在Cell期刊發表了題為“A Selective Antibiotic for Lyme Disease”的論文，從土壤微生物中分離篩選到一種名為Hygromycin A的化合物，對包括伯氏疏螺旋體在內的螺旋體門的細菌具有高度選擇性。Hygromycin A是放線菌Streptomyces hygroscopicus的代謝產物【3】，對螺旋體門的細菌具有很高的抗菌活性，而對其它細菌尤其是腸道菌幾乎沒有作用，非常適合用於螺旋體門病原菌感染的治療。除了萊姆病，Hygromycin A對同由螺旋體門病原菌引起的疾病如迴歸熱和梅毒等也可能有較強的針對性。
蛋白結構顯示Hygromycin A 結合在原核生物核糖體的23S rRNA上, 從而阻斷蛋白合成【4】。有趣的是，該抑菌機制本身是一種較為普遍的抗生素工作方式，且該小分子靶向的結合位點在不同細菌種屬間相對保守，無法解釋Hygromycin A對螺旋體細菌的高度選擇性。本文作者們發現Hygromycin A可以迅速進入伯氏疏螺旋體細胞內部，但無法有效進入大腸桿菌細胞內。為此，研究者們透過一系列微生物生理學和生物化學手段進行深入研究，闡釋了細胞膜的穿透性差異是造成Hygromycin A對螺旋體細菌選擇性的原因。
最後，研究者們利用小鼠感染模型研究Hygromycin A對伯氏疏螺旋體的清除效率。研究者們構建了一種將藥物參入小鼠餌料中的方法，以最大程度模擬口服藥物的治療效果，結果顯示在食用劑量下可以達到對各感染部位伯氏疏螺旋體的有效清除，而對小鼠的腸道菌群幾乎沒有產生影響。
綜上所述，Hygromycin A對伯氏疏螺旋體的高選擇性和有效性使其成為治療萊姆病的一種針對性潛在藥物。此外，由於Hygromycin A並不在目前臨床抗生素列表之中，不存在潛在耐藥性的散播風險，也提供了一種在野外環境投放含藥餌料，從而在野生動物中控制和清除該病原體的可能。
美國東北大學的Kim Lewis教授為本文的通訊作者，Nadja Leimer博士, 吳曉倩博士和Yu Imai博士為共同第一作者。
參考文獻
1. Aucott, J. N. Posttreatment Lyme disease syndrome. Infect Dis Clin North Am 29, 309-323 (2015).
2. Modi, S.R. et al. Antibiotics and the gut microbiota. J Clin Invest. 124(10), 4212-8. (2014).
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4. Guerrero, M. D. & Modolell, J. Hygromycin A, a novel inhibitor of ribosomal peptidyltransferase. Eur J Biochem 107, 409-414 (1980).
