港大医学院团队研发一种原位微波高温热疗方法

 治疗成效：动物尿道感染模型：a) 原位微波加热治疗10分钟后的热成像图片，实验组别包括生理盐水组、PLGA微球组和盛载抗生素的PLGA微球组，展示了在受感染膀胱处的皮肤温度变化。b–d) 在治疗后所抽取的体液和不同组织样本包括b) 尿液，c) 膀胱组织和d) 肾脏组织内的多重耐药大肠杆菌的数量。由此可见，生理盐水组、抗生素组和PLGA微球组的细菌量没有明显变化，但在微波加热后，盛载抗生素的PLGA微球组的细菌量显著降低。

(原新闻稿已于6月20日发布)

香港大学李嘉诚医学院（港大医学院）临床医学学院矫形及创伤外科学系杨伟国教授团队研发出一种无创式微波高温热疗技术，成功恢复失效的传统抗生素对多重耐药性大肠杆菌引起的深层组织感染（如尿道炎或腹膜炎）的治疗效果。相关研究成果已经于《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）发表（按此浏览期刊文章）。

治疗成效：动物腹膜感染模型： a) 原位微波在加热前和加热治疗10分钟后的热成像图片，实验组别包括生理盐水组、PLGA微球组和盛载抗生素的PLGA微球组，展示了在受感染腹膜处的皮肤温度变化。b) 不同治疗后所抽取的腹膜液，所含多重耐药大肠杆菌的数量。由此可见，生理盐水组、抗生素组和PLGA微球组的细菌量没有明显变化，但在盛载抗生素的PLGA微球组的细菌量显著降低。c–d) 在腹膜组织中的炎症因子表达，包括c) 白细胞介素-1（IL-1β）和d) 肿瘤坏死因子- alpha（TNF-α）的情况。盛载抗生素的PLGA微球组的炎症因子表达与健康组别相若，明显有别于其他实验组别。

研究背景

在多种耐药性细菌中，多重耐药性大肠杆菌是一种革兰氏阴性菌，被世界卫生组织界定为需要优先处理的三种病原体之一。由于其独特的外膜结构，这种细菌可抵抗大部分临床认可的抗生素，从而导致治疗低效甚至无效。这外膜结构拥有一种特有的耐药屏障，简称BAM复合物。当BAM复合物结合多重耐药外排泵（MDR efflux pump）和细菌细胞质内的水解酶／钝化酶降解（enzymatic degradation in cytoplasm）的作用，就能筑成一道坚固的耐药防线，因此多重耐药性大肠杆菌能有效阻断大部分传统抗生素的「攻击」。然而，目前的传统治疗手段只能削弱BamA蛋白（BAM复合物内的主要成分）的功能，却不能同时针对三道耐药屏障进行「攻击」。

研究方法及发现

港大医学院研究团队首先发现在受感染的原位加热（约摄氏50度持续10分钟左右），多重耐药性大肠杆菌内的三道耐药屏障会被瓦解，这时只要通过传统的抗生素介入，已足以将耐药性细菌杀灭。然而这短暂而局部的加热情况，不会对正常组织产生不良影响。因此，研究团队设计了一种新型、对微波产生反应的发热微球，该微球是由美国食品药品监督管理局认可的聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）制备而成。微球在微波信号的刺激下，可对感染部位产生微热，这时那三道耐药屏障已经被瓦解了。将微球载入传统抗生素，如β-内酰胺、氨基糖苷和四环素类抗生素等，同时采用原位微波高温热疗方法及抗生素治疗，就能有效清除深度组织的细菌感染。这种协同式抗菌治疗方案，已在动物中的尿道感染和腹膜感染模型上证实有效。

研究意义

杨伟国教授表示：「当我们思考身体为何在细菌感染情况下会出现发烧等反应，就开始怀疑温度对细菌应该带有正面影响。在仔细的研究下，发现当革兰氏阴性耐药细菌被加热至摄氏50度左右，那些耐药屏障便会失效。由此，我们乘势而上采用微波加热策略，配合市面已有的抗生素使用，希望可以治疗由多重耐药性大肠杆菌引起的深层组织感染。在未来的进一步研究中，我们也会考虑将抗肿瘤药物与是项治疗策略结合，以治疗癌症患者术后的细菌感染。」

研究团队

是项研究是由港大医学院临床医学学院矫形及创伤外科学系教授杨伟国教授领导进行，并与北京大学和河北工业大学的团队联合完成。第一作者为矫形及创伤外科学系博士研究生毛丛杨。杨伟国教授团队的研究兴趣包括骨科生物医用材料、肌肉及骨骼组织重生、抗菌感染等。

鸣谢

此项研究由中华人民共和国科学技术部国家重点研发计划（R&D#2018YFA0703100）、香港研究资助局优配研究金（#17214516、#17207719）、香港特别行政区政府食物及卫生局医疗卫生研究基金（#19180712，#20190422和#21200592）、创新科技署创新及科技基金-伙伴研究计划（# PRP/030/30FX）、国家杰出青年学者科学基金（#51925104）、深圳市科技创新委员会深圳市科技计划（#JSGG20180507183242702和#JCYJ20210324120009026）、深圳市三名工程项目─「脊柱畸形与脊柱畸形卓越团队」 （#SZSM201612055）的资助。