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泛古黴素

人類與病菌的攻防戰

vancomycin

Vancomycin,譯名泛古黴素或萬古黴素,1950 年代中期自土壤樣品中分離得到,是由東方鏈黴菌 (Amycolatopsis orientalis) 所製造的一種抗生素 (antibiotic),可以殺死細菌,1959 年開始用於臨床,開始的時候常引起副作用,而被限制使用,其原因是純化不完全,有雜質存在,後來改進純化技術,去除雜質,副作用一併消失,才得以繼續用於臨床。其化學結構直至 1981 年才獲解決,與其結構類似的還有其他幾個化合物 (如 ristocetin A, teicoplanin,此處不多做介紹),合稱泛古黴素群抗生素。

在病菌對青黴素類抗生素紛紛產生抗藥性的今日,泛古黴素群是目前抵禦病菌的最後防線 (一類簡稱為 MRSA 的金黃葡萄球菌可抵抗臨床使用的各類抗生素,只有泛古黴素群可與其匹敵),然而這道防線正面臨瓦解的邊緣,具有抗泛古黴素的細菌已被發現,雖然這種細菌不會造成嚴重的疾病,但對於抵抗力弱的病患仍有致命的危機,且可以預期它的抗藥能力遲早會傳給足以引發重大疾病的細菌,屆時若無計可施,有病無法醫,那就如同回到無抗生素的年代一般。

泛古黴素是一種 glycopeptide (glyco 是含醣的意思,表示其結構中有一部份是醣類),結構看似複雜,其實也有跡可循,它是由 7 個胺基酸單元構成,主要骨幹是由 7 個 -C(=O)-C-N- 這個重複單元構成的 heptapeptide 連結(參見圖中數字 7 至 1 的部份,數字所在的碳為 -C(=O)-C-N- 單元中央的碳),胺基酸的其他部份再彼此透過碳氧鍵(如 2->4 及 4->6 ) 或碳碳鍵 (5->7) 連接。在解決結構之謎後,科學家們致力研究其殺菌的方式,發現它能佈滿細菌表面,阻止細胞壁的生成而殺死細菌,具抗性的細菌可改變細胞表面構造,使泛古黴素不能抓住其表面,細胞壁得以順利生成而生存、繁衍。而透過對泛古黴素殺菌機制的瞭解,科學家想出了因應之道,將泛古黴素的化學結構稍加改變,使其仍能緊緊抓住細菌表面,阻止其細胞壁生成,終至死亡。

原本是黴菌與細菌的生存之爭,演變成人類利用抗生素抵抗病菌,廣泛使用抗生素的結果,造就出無敵細菌,使人類如同回到無抗生素的年代,任由病菌宰割。透過對抗生素化學結構、作用機制的瞭解,人類暫時挽回頹勢,然危機並未解除,與其依靠黴菌,不如加強自身免疫力,注重日常飲食及作息,用健康的身體讓病菌無機可乘,不到萬不得已,不要使用抗生素。由以上的發展,可以看出純化及構造決定的重要,沒有純化之前,泛古黴素險些退出臨床用藥行列,化學結構未定,病理機制無從瞭解,而這兩項是天然物化學家的專長所在,可說是開路先鋒,配合醫界、生化學家、合成化學家的後續研究,得以進一步得知藥物的作用機制及與化學構造的關聯,「知其然,並知其所以然」,進而設計出新藥,解決原本束手無策的難題。還是一句老話,唯有透過各學門間的合作,方能有助於解開大自然奧秘,從中學習,人應與自然共融,而不是妄想征服大自然。19991115 (以上取材自 Williams, D. H.; Bardsley, B. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38,1172.)

 

抗生素的命名趣談

[摘自何子樂老師所著「科技趣事:勢難敵匹」(眾光:台北,1992),p125]
  1. 以結構特徵命名:boromycin (含硼),ferrimycin (含鐵),phosphomycin (含磷酸基),puromycin (含嘌呤環)
  2. 以微生物來源地命名:angolamycin (安哥拉),cairomycin (開羅),congocidin (剛果),filipin (菲律賓)。
  3. 以人名命名:ehrlichin (紀念近代藥物之父 Paul Ehrlich, 1854-1815),nancimycin (某人的秘書),perlinmycin (某人配偶),seramycin (某人的丈母娘),hedamycin (Henry Schmitz 命名,由其家人名字 Henry, Edith, David, Anne 的第一個字母組成)。
  4. 以培養菌的編號命名:etamycin (第八號培養菌),ayfivin (第五號培養菌)。
  5. 以電影或戲劇人物命名:rifamycin (取自義大利影片 Rififi),rodofolmycin,mimimycin,marcellomycin,musettamycin,collinemycin (皆為普契尼歌劇「波西米亞人」劇中人物)。
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