最新研究指出，能在抗生素治療下得以存活的細菌，其存活關鍵並不僅是傳統認知中的「進入休眠」機制，而是存在兩種本質上不同的「生長停滯」模式。研究顯示，部分細菌會進入受調控的保護性生長停滯狀態，也就是一種有序的休眠形式，使其免於抗生素攻擊；另一部分則處於失調、失序的生長停滯，這是一種功能異常的狀態，伴隨細胞膜穩定性受損等弱點。
區分這兩種不同生長停滯模式的關鍵意義在於，所謂抗生素持續性（antibiotic persistence）是導致治療失敗與感染反覆復發的重要原因，即使細菌本身並未產生遺傳性的抗藥性，仍可能透過此機制存活。長期以來，相關研究結果彼此矛盾，使其作用機制難以釐清。此研究指出，抗生素持續性可能源自兩種不同的生物學狀態，成功解釋過去研究上所觀察到的分歧結果，並為臨床提供新的方向：不同類型的「持續存活菌」可能需採取不同治療策略，才能有效防止感染復發。
抗生素的目標是在於清除致病細菌，但在許多頑固感染中，仍有少數細菌能存活下來，並在治療結束後再次增殖，導致疾病復發。這種現象被稱為「抗生素持續性」，是臨床治療困難的重要因素之一。
過去普遍認為，這些細菌是透過進入類似「睡眠」的休眠狀態來躲避抗生素，因為多數抗生素作用於活躍生長中的細菌。然而，由Adi Rotem在Nathalie Balaban教授指導下、於以色列耶路撒冷希伯來大學（Hebrew University）完成的研究指出，這樣的解釋僅說明了部分真相。
研究顯示，細菌在抗生素下的高存活率，可能來自兩種截然不同的生長停滯狀態，且並非不同程度的單一「休眠」現象，而是兩種本質不同的生理策略：一種是受控的、具保護性的停滯；另一種則是失調、功能紊亂的停滯狀態。
Nathalie Balaban教授表示：「我們發現細菌可透過兩條完全不同的路徑在抗生素下存活。辨識這兩種機制，有助於釐清過去多年來互相矛盾的研究結果，也為發展更有效的治療策略提供方向。」
兩種「存活模式」及其意義
研究團隊將細菌的生長停滯分為兩種典型模式，兩者皆可導致細菌持續存活，但機制與特性卻截然不同：
1）受調控生長停滯：保護性的休眠狀態
在此模式下，細菌主動降低代謝與生長速率，進入穩定且具防禦性的狀態。由於多數抗生素需作用於細菌分裂或代謝過程，使這類細胞在休眠時較難被消滅。
2）失調性生長停滯：在崩解中存活
另一種模式則截然不同。細菌並非主動進入保護狀態，而是因細胞調控機制失常，進入一種混亂且功能異常的狀態。此類細菌普遍出現細胞膜穩定性受損，影響維持細胞完整性的關鍵功能。
這項弱點，可能成為未來治療的重要切入點。
重新定義抗生素策略的可能框架
抗生素持續性與多種反覆感染有關，從慢性泌尿道感染到醫療植入物相關感染皆與其相關。然而，儘管相關研究已進行多年，科學界始終難以建立單一機制來解釋持續存活細胞的機制，不同實驗結果也經常彼此矛盾。
本研究提供了合理解釋：過去研究者可能觀察到不同類型的生長停滯細菌，卻未意識到它們本質上屬於不同狀態。
透過將持續性區分為兩種不同的生理型態，研究指出未來可望發展「分型治療」策略，針對休眠型持續菌與失調型持續菌採取不同的治療方式，提升療效並降低復發風險。
研究人員如何看見過去被忽略的現象？
研究團隊結合數學模型與多種高解析實驗技術，包括：
轉錄體分析（Transcriptomics）：解析細菌在壓力下的基因表現變化
微量熱分析（Microcalorimetry）：透過微小熱變化追蹤代謝活動
微流體技術（Microfluidics）：在可控環境中觀察單一細菌行為
透過這些方法，研究人員成功辨識出兩種生長停滯狀態的明確生物學特徵，並定義失調型細菌所具有的特定弱點。
整體而言，這項研究不僅重塑了對抗生素持續性的理解，也指出細菌在壓力下的生存策略遠比過去想像更為多樣。透過掌握這些差異，未來有望發展更精準的治療方式，從根本降低反覆發生感染的風險。
資料來源：
https://en.huji.ac.il/news/why-some-bacteria-survive-antibiotics-and-how-stop-them
