综述：有效应对多重耐药细菌感染相关挑战的替代策略：药物再利用、人工智能的作用以及新型治疗选择

《Journal of Infection》：Effective alternative strategies to combat challenges associated with MDR bacterial infections: Drug repurposing, role of artificial intelligence, and novel therapeutic options

抗生素耐药性（AMR）已成为全球公共卫生重大挑战，本文综述了针对多重耐药菌（MDR）和持久菌的创新策略，包括抗生素肽（AMPs）、噬菌体治疗（PT）、抗病毒化合物、纳米技术及CRISPR-Cas9基因编辑技术。AMPs通过膜破坏和干扰胞内功能发挥广谱抗菌活性，PT凭借噬菌体特异性 lytic 酶和免疫调节作用成为替代疗法，而药物重定位策略成功将非抗生素药物（如抗炎药、抗精神病药、抗癌药）转化为广谱抗感染剂。此外，人工智能加速了耐药靶点预测和新型抗生素设计。尽管这些技术展示了巨大潜力，仍面临稳定性、毒性、耐药逃逸及临床转化障碍等挑战。

　　抗菌药物的失效已成为全球健康领域的关键挑战，其背后的原因多种多样，包括新抗生素的发现停滞、临床细菌分离株广泛产生耐药机制，以及耐药和不响应细菌种群引起的复发性感染。本综述探讨了当代和创新的抗感染策略，旨在对抗多重耐药（MDR）和持久性细菌病原体。讨论的重点包括抗菌肽（AMPs）、抗毒力化合物、噬菌体疗法（PT）以及新型治疗分子的开发。此外，综述还强调了现有美国食品药品监督管理局（FDA）批准药物的策略性再利用，如抗炎、抗精神病、抗寄生虫、抗癌药物和他汀类药物作为替代治疗的可能性。同时，人工智能（AI）在抗菌研究中的整合也被视为加速对抗MDR感染的有效干预措施识别的有前景途径。

在抗生素的使用历史中，其发现和临床应用标志着现代医学的重要里程碑。这些药物极大地促进了医疗技术的发展，如器官移植、关节置换、心血管手术和癌症治疗。然而，抗生素的广泛使用也导致了抗生素耐药性的不可避免出现。相较于可能，耐药性已经成为一种预期的结果，这是微生物通过遗传适应来抵抗抗菌治疗的选择性致命效应所驱动的自然过程。2008年，Rice及其同事首次将六种主要的MDR细菌病原体——包括粪肠球菌（Enterococcus faecium）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）、鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和肠杆菌（Enterobacter spp.）——称为“ESKAPE”病原体。除了众所周知的耐药病原体，还有一些机会性细菌，如大肠杆菌（Escherichia coli）、粪肠球菌（Enterococcus faecalis）和伯克霍尔德菌（Burkholderia cepacia）——具有获得多重耐药的潜力，往往导致严重且难以治疗的感染。这些微生物能够通过三种密切相关但机制不同的策略逃避抗菌剂和宿主免疫防御：耐药、耐受和持久性。耐药细菌群体可以在多种环境中被识别，包括水生生态系统、动物、无生命物体、人类、植物和可食用产品。此外，耐药细菌群体在抗生素压力下能够存活，其耐药表型是可遗传的，需要显著提高抗生素的最小抑制浓度（MIC）才能有效根除这些菌株。然而，并非所有抗菌耐药表型都可以简单归因于获得耐药基因或染色体突变。在许多情况下，这些表型更可能由持久状态的形成所解释，这种状态由抗生素耐受的细菌群体和/或在其他易感群体中高度耐受的“持久菌”（persisters）组成。与耐药菌株不同，表现出持久性的细菌可以在不改变MIC值的情况下存活于抗菌治疗中。类似于早期对耐药性的观察，耐受性和持久性在青霉素引入后不久就被认识到，如Windels等人综述所指出的那样。

抗菌剂的疗效常常受到细菌代谢活动减少和关键细胞功能（如DNA复制、转录、翻译和细胞壁生物合成）受损的影响。持久菌被定义为非复制、代谢静止的细菌亚群，表现出短暂的抗菌耐受性，并与慢性和复发性感染的病程相关。这些细胞能够逃避抗菌剂和宿主免疫防御，从而导致治疗失败和疾病持续。尽管已使用多种抗菌剂和实验条件，但先前的研究一致表明细菌持久性与抗菌耐药性的进化之间存在联系。这种一致性突显了开发针对耐受性和持久性细菌细胞的治疗策略的迫切需求，这些细胞可能成为耐药性出现的储库。鉴于对抗MDR和持久性病原体的多种潜在干预措施，系统评估现有和新型治疗手段的疗效至关重要。本综述根据治疗类别和干预策略对关键发现进行了总结和组织，从而为感染性疾病治疗的持续研究提供资源。

在这一部分，我们突出展示了多种新的抗感染治疗策略，旨在对抗MDR和持久性细菌。抗菌肽（AMPs）已成为管理细菌感染的有前途的治疗候选药物，特别是与持久性细菌群体相关的感染。AMPs是短、通常带正电荷的分子，由广泛生物体的先天免疫系统产生。它们通过多种机制发挥抗菌活性，如膜破坏、干扰细胞壁完整性或调节细胞内靶点。AMPs通常表现出快速的杀菌动力学，并且由于其针对保守的膜成分，可以在多种病原体（包括MDR细菌）中发挥广谱活性。AMPs还经常与传统抗生素协同作用，增强疗效并有时减少所需剂量。此外，许多AMPs可以调节宿主免疫系统，提高病原体清除率（例如通过促进细胞因子反应或增强白细胞活性）。这些特性使AMPs成为治疗标准抗生素失效的感染的有吸引力候选药物。最近的综述强调了AMPs具有“广谱疗效、耐药性演变的延迟以及增强人类免疫的能力”。AMPs与传统抗生素的协同作用是特别感兴趣的，同时许多AMPs表现出固有的抗生物膜特性。这些肽要么来源于广泛的生物体，要么通过化学设计和合成人工工程化。在最近的一项研究中，Yang等人鉴定了并表征了九种真菌防御素样肽——最初由中性粒细胞合成的小而富含半胱氨酸的肽，具有抗菌和细胞毒性活性——作为高效的抗菌剂，凸显了它们在对抗耐药和持久性感染中的应用潜力。这些肽在毕赤酵母（Pichia pastoris）中异源表达，并对其抗菌和抗生物膜活性进行了评估，针对MDR和持久性金黄色葡萄球菌菌株。在所测试的候选中，一种称为P2的防御素样肽表现出卓越的疗效和表达，具有最低的细胞毒性、无耐药性发展、显著的稳定性以及MIC低于2 μg/mL。从机制上看，P2被证明与细菌DNA相互作用，破坏外膜完整性，渗透化细胞膜，并抑制金黄色葡萄球菌的生物膜形成。令人印象深刻的是，P2能够消灭在100倍于万古霉素MIC值下耐受的99%的持久细菌细胞，表明其显著的治疗潜力。在另一项研究中，Li等人鉴定了两种新型肽，P5（YIRKIRRFFKKLKKILKK-NH?）和P9（SYERKINRHFKTLKKNLKKK-NH?），它们对甲氧西林敏感的金黄色葡萄球菌临床分离株和甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌（MRSA）菌株均表现出强烈的抗菌活性。与P2的特性一致，P5和P9表现出最小的溶血活性和对肾上皮细胞的低细胞毒性。这两种肽对金黄色葡萄球菌的生物膜均表现出显著的抗生物膜效果，破坏细菌细胞膜，并显著下调多个与毒力相关的基因。这些发现表明，P5和P9可能作为治疗MRSA感染的有前途的治疗候选药物。

此外，在2019年的一项研究中，Liu及其同事探讨了阳离子肽对抗万古霉素耐药的肠球菌（VRE）的有效性。一些肽表现出中等的杀菌活性，其MIC范围为2到8 μg/mL。值得注意的是，这些肽在与万古霉素联合使用时表现出协同作用，增强了它们在对抗VRE感染中的潜在应用。这些肽的抗菌机制涉及抑制vanRS转录——一个在万古霉素耐药性中起关键作用的两组分调节系统（TCS）。vanRS表达的抑制被证明能够恢复万古霉素的杀菌活性。通过使用蜡螟（Galleria mellonella）幼虫进行体外验证进一步支持了这些发现，因为与万古霉素单用相比，与肽联合使用显著提高了生存率。总体而言，这些结果突出了阳离子肽的双重功能：不仅对万古霉素耐药的肠球菌表现出直接的抗菌活性，还能通过逆转耐药机制增强万古霉素的疗效，使其成为对抗耐药病原体的有希望的药物。

抗菌肽（AMPs）与细菌毒力机制的关联是当前研究的重要领域。AMPs的抗菌机制涉及破坏细菌膜结构、干扰细胞壁完整性和调节细胞内靶点。这些肽的广泛应用不仅限于细菌感染，还扩展到真菌、寄生虫和病毒等病原体。例如，BF8（(Z)-4-溴-5-(溴甲烯基)-3-甲基呋喃-2(5H)-酮）是一种溴化呋喃酮衍生物，由Pan等人在2013年提出。BF8被证明能够减少大肠杆菌种群的持久性，并重新使持久菌对抗生素治疗敏感。值得注意的是，这种化合物针对的是细菌的生存策略，而不是其基本细胞过程，从而在不施加通常导致耐药性的杀菌压力下中和病原体。这种抗持久性和抗毒力活性突显了BF8和类似化合物作为传统抗生素治疗的辅助剂的潜力，特别是在由持久菌驱动的慢性和复发性感染的背景下。

此外，AMPs的抗生物膜特性是其对抗持久性感染的重要策略之一。由噬菌体phi11衍生的溶菌酶，其两个溶菌酶结构域能够通过破坏金黄色葡萄球菌的生物膜，被首次报道于2007年。随后，Fenton和Shen研究了溶菌酶CHAP(K)和PlyC，它们分别对金黄色葡萄球菌和链球菌的生物膜表现出强大的活性。鉴于生物膜主要由持久菌组成，这些发现突显了溶菌酶作为有效抗持久菌剂的潜力。值得注意的是，PlyE146表现出对大肠杆菌、铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌的强烈溶菌活性——这三种主要的医院获得性病原体，因其耐药性和持久性特征而广受关注。此外，LysAB2溶菌酶最初于2011年表征，表现出对鲍曼不动杆菌、MRSA和大肠杆菌的广谱活性。有趣的是，肽诱导的LysAB2修饰进一步扩展了其溶菌谱，增强了其作为多功能治疗工具的适用性。最近的一项随机、双盲、安慰剂对照临床试验评估了定制的局部噬菌体混合物在慢性伤口（>6周）患者中的应用。该试验纳入了接受每周局部噬菌体应用加标准伤口护理的慢性伤口感染患者，与安慰剂加标准护理的患者进行比较。主要终点包括安全性和耐受性，以及伤口愈合指标（如面积减少百分比、临床缓解）。研究人员报告称，局部噬菌体应用在早期研究中表现出良好的耐受性，并在与安慰剂相比时显示出改善的伤口结果，支持其安全性和概念验证的有效性。然而，重要限制包括样本量较小、伤口病因的异质性和同时使用抗生素的复杂性，以及需要病原体匹配（噬菌体敏感性测试）这一问题，这使得广泛应用受到限制；需要更长的随访和更大规模的多中心确认试验。

另一方面，噬菌体疗法（PT）作为对抗MDR病原体的替代疗法，其前景值得期待。PT利用自然存在的细菌病毒——噬菌体——特异性感染和裂解细菌细胞。PT作为传统抗生素的替代方案，对于管理耐药性细菌感染具有潜力。与标准治疗不同，它可以通过隔离和表征致病临床菌株，随后从现有库或环境来源中选择合适的噬菌体，为个体患者量身定制。这种个性化方法在传统抗生素选择耗尽的情况下特别有价值。自然存在的噬菌体相对于抗生素的优势包括内在毒性低、对抗生素过敏患者的患者安全，以及无法在真核细胞中复制。此外，其活性与细菌耐药机制无关，且噬菌体-抗生素联合使用在实验和临床环境中均显示出协同效应。噬菌体的一个独特优势是其自我复制的“自剂量”特性，即病毒复制与细菌丰度直接相关，在缺乏宿主的情况下停止。由于其高特异性和狭窄的宿主范围，噬菌体对宿主的共生微生物群落造成有限的干扰，从而进一步增强其治疗吸引力。

PT的主要优势之一是其对目标细菌病原体的高特异性，这不会影响宿主的共生微生物群落，从而减少微生态失调和相关并发症的风险。此外，PT可能与宿主免疫系统产生协同作用，增强细菌清除，如Roach等人所展示的那样。这种特异性和免疫调节协同作用使PT成为对抗MDR细菌感染的精准治疗策略的有希望候选。PT的临床应用近年来受到越来越多的关注，特别是在应对多重耐药性（MDR）和持久性感染时。然而，尽管PT显示出潜力，其临床转化仍面临一些挑战和限制。例如，识别合适的裂解性噬菌体可能是一项挑战，这些噬菌体需要表现出强大的致病性和足够广泛的宿主范围，以靶向不同的细菌菌株。这一挑战在为复杂感染量身定制治疗时尤为重要。此外，无意中使用温和噬菌体可能带来风险，因为它们可以通过溶菌作用将遗传物质整合到宿主细菌基因组中，可能增强病原性或通过转导传递毒力和抗生素耐药基因。因此，在临床应用前，对噬菌体进行仔细的测序和遗传表征是至关重要的。

另一个重要问题是对噬菌体抗性细菌突变体的出现。虽然噬菌体抗性比抗生素抗性出现得较少——大约每10?次细胞分裂出现一次，而抗生素抗性则为每10?次——但其机制是多样的。这些包括通过CRISPR-Cas和限制-修饰系统降解噬菌体DNA，通过中止感染和抗噬菌体信号通路抑制噬菌体复制或蛋白质合成，以及通过受体修饰阻止噬菌体吸附。然而，这一局限性可以通过利用噬菌体的自然多样性、使用噬菌体混合物或利用噬菌体衍生蛋白来解决。例如，在多重耐药性鲍曼不动杆菌的病例中，通过从污水中分离出一种具有强烈活性的替代裂解性噬菌体，克服了对静脉注射噬菌体的抗性。这种策略突显了个性化和适应性噬菌体治疗的可行性。

宿主免疫反应是另一个限制因素。长期的噬菌体暴露可能会引发产生中和抗体，干扰治疗效果。例如，在一项临床案例中，一名患有莫氏放线菌肺病的患者在接受静脉注射PT六个月后，出现了强烈的IgM和IgG反应，这降低了治疗效果，尽管初期有所改善。然而，其他研究表明，抗噬菌体抗体的存在并不一定与不良临床结果相关。例如，接受局部或口服PT治疗的MRSA患者表现出强烈的体液反应，但许多患者取得了良好的结果，包括完全康复。这些发现表明，抗噬菌体免疫对治疗效果的影响是复杂且情境依赖的，需要进一步的系统性研究。

综上所述，PT的关键劣势包括识别合适裂解性噬菌体的困难、温和噬菌体带来的潜在风险、噬菌体抗性细菌的出现以及宿主免疫反应的变异性。通过严格的临床前评估、适应性治疗策略和持续的临床研究，这些挑战将被克服，以优化PT的安全性和有效性。

除了PT，还有其他新型抗菌分子被开发用于对抗MDR和持久性细菌。2018年，Kim及其同事报告了两种合成类视黄醇——维生素A类似物——CD437和CD1530的强效抗菌活性。这些化合物对活跃增殖和持久性金黄色葡萄球菌细胞均表现出显著的体外杀菌效果，主要通过靶向和破坏细菌膜脂质双层。机制上，类视黄醇的羧酸和酚羟基通过与亲水性脂质头部基团结合锚定在细菌膜上。这种相互作用使类视黄醇插入脂质双层，诱导膜不稳定化和通透化，这对MRSA和持久性菌株具有致命性。此外，CD437和CD1530在与庆大霉素联合使用时表现出协同效应，且具有较低的耐药性发展倾向，并且对临床分离的金黄色葡萄球菌和肠球菌均表现出活性。尽管细胞毒性仍是开发基于类视黄醇的抗菌剂的关键关注点，但报告中所测试的化合物在体外均未表现出细胞毒性。这一发现突显了类视黄醇作为治疗剂的前景，并支持进一步的结构优化以减少毒性。鉴于已有约4000种类视黄醇类似物被合成，继续探索其与细菌靶点的化学相互作用可能会产生新的抗持久性药物。

除了类视黄醇，还有其他药物被再利用用于对抗MDR和持久性细菌。例如，抗炎药物、抗精神病药物、抗抑郁药物、抗寄生虫药物、抗癌药物和他汀类药物等。这些药物通过不同的机制发挥抗菌作用，包括抑制细菌的耐药基因、破坏细菌的细胞膜、干扰生物膜形成以及通过多种方式影响细菌的代谢。例如，抗精神病药物如硫利达嗪（thioridazine）和钙通道阻断剂如贝普里迪尔（bepridil）通过防止细菌从吞噬细胞的吞噬泡中逃逸，显著减少L. monocytogenes感染。这些发现突显了药物再利用策略的潜力，特别是在通过新型宿主定向机制针对细胞内细菌病原体方面。

抗抑郁药物，特别是选择性血清素再摄取抑制剂（SSRIs），也显示出抗菌潜力。例如，舍曲林（sertraline）在体外对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、白色念珠菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和幽门螺杆菌表现出浓度依赖性的抗菌和抗真菌活性。它还与几种抗生素（如氟喹诺酮类、庆大霉素和抗真菌药物）产生协同效应。此外，舍曲林抑制白色念珠菌的生物膜形成和麦角甾醇的生物合成，并对多重耐药性幽门螺杆菌菌株表现出强效活性，与标准抗幽门螺杆菌治疗产生协同效应。氟西汀（fluoxetine）作为另一种SSRI，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌表现出抗菌活性，且与氟康唑或庆大霉素联合使用时具有显著的协同效应。提出的作用机制包括对抗菌外排泵和破坏微生物代谢途径。类似地，帕罗西汀（paroxetine）和阿米替林（amitriptyline）等三环类抗抑郁药物在与传统抗生素联合使用时也显示出协同抗菌活性，特别是在对抗多重耐药性肺炎克雷伯菌方面。

除了抗抑郁药物，抗精神病药物如氯丙嗪（chlorpromazine）也显示出抗菌潜力。氯丙嗪通过干扰病原体粘附、破坏钙依赖性过程、酸化吞噬溶酶体和抑制外排泵等机制发挥作用。硫利达嗪（thioridazine）通过外排泵抑制与克拉霉素和利福平协同作用，对抗鸟分枝杆菌（Mycobacterium avium）表现出协同抗菌活性。激光照射的氯丙嗪和硫利达嗪光产物显示出增强的抗菌和抗生物膜活性，其活性甚至超过环丙沙星对抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。然而，硫利达嗪因引发QTc延长和扭转型室性心动过速而导致突发性心脏死亡，因此被撤市，尽管其通用形式在美国仍可获得。因此，不能对整个药物类别做出“安全”的假设。电生理学研究表明，一些苯噻嗪类药物，如三氟丙嗪（trifluoperazine）、氯丙嗪（chlorpromazine）等，会不同程度地抑制hERG电流，并与药理流行病学报告中QT延长相关。因此，每个候选药物都必须通过当代心脏安全性测试进行独立评估，而不是依赖于历史临床使用或结构相似性。标准的遥测研究（如在豚鼠、狗或非啮齿类动物中）测量临床和超治疗暴露下的QT/QTc、传导间隔、心律失常和血流动力学效应。这些数据为体外发现提供背景，并评估系统毒性。

综上所述，抗精神病药物和抗抑郁药物作为传统抗菌剂的辅助剂，其潜在应用依赖于多样化的机制，包括外排泵抑制、细胞内生存破坏和生物膜形成障碍。因此，抗精神病药物和抗抑郁药物的再利用策略在对抗MDR和持久性细菌感染中具有重要意义。然而，这些药物的临床应用仍然面临诸多挑战，包括如何平衡其作为抗菌剂的疗效与作为神经药物的潜在毒性。

此外，抗寄生虫药物如水杨酰胺类化合物也显示出抗菌潜力。例如，尼氯胺（niclosamide）作为一种水杨酰胺，具有抑菌活性，已被证明对甲氧西林、万古霉素、利奈唑胺和达托霉素耐药的金黄色葡萄球菌具有显著的抑制活性，这可能是通过破坏细菌膜完整性所致。在铜绿假单胞菌中，尼氯胺抑制群体感应和关键毒力因子的表达，如磷脂酶C、LasA蛋白酶、绿脓菌素、几丁质酶和二糖脂。此外，它还能增强鲍曼不动杆菌和肺炎克雷伯菌的负表面电荷，从而促进与阳离子药物如多粘菌素的协同活性，恢复该最后一线抗生素的敏感性。其他水杨酰胺类化合物如拉福西那（rafoxanide）和克洛桑特尔（closantel）表现出比万古霉素更强的杀菌活性，对对数期和静止期的艰难梭菌（Clostridioides difficile）均有效。同样，阿维菌素（avermectins）——广谱抗寄生虫药物——在体外对结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）和溃疡分枝杆菌（Mycobacterium ulcerans）表现出活性，其MIC值分别为1–8 mg/L和4–8 mg/L。伊维菌素（ivermectin）作为代表性阿维菌素，表现出对临床分离的金黄色葡萄球菌菌株的抑菌作用，并被证明能够调节宿主免疫反应。在小鼠模型中，伊维菌素在致命脂多糖挑战后通过抑制肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β和白细胞介素-6，抑制NF-κB激活，并减少内毒素相关炎症，显著提高了生存率。

抗癌药物在抗菌领域也显示出潜力。例如，Cheng等人（2019）研究了MDR鲍曼不动杆菌菌株（AB5075）并鉴定了几种再利用化合物，包括抗肿瘤药物5-氟尿嘧啶、6-硫鸟嘌呤和匹菲替林-μ；抗风湿药物金丝桃素（auranofin）；抗精神病药物氟哌噻吨（fluspirilene）；抗炎药物贝塔-丙内酯（Bay 11–7082）；以及抗酒精药物二甲双胍（disulfiram）——所有这些化合物均表现出显著的抑制活性。其中，5-氟尿嘧啶和6-硫鸟嘌呤最为有前景，其IC??和MIC值低于可达到的人类血浆浓度，表明其在治疗中的潜力。5-氟尿嘧啶的抗菌机制可能与其抗癌活性类似，通过抑制胸苷酸合成酶，而6-硫鸟嘌呤作为鸟嘌呤类似物，干扰DNA和RNA合成。

此外，镓（Gallium）作为一种具有抗菌活性的铁类似金属，已被研究超过80年。它抑制依赖铁的氧化还原途径，这些途径对细菌生长至关重要。它表现出对MDR ESKAPE病原体的广谱有效性，并在一项II期临床试验中显示出安全性和改善肺功能，其中涉及患有铜绿假单胞菌感染的囊性纤维化患者，且不损害关键的人类酶，如超氧化物歧化酶和顺乌头酸酶。此外，丝裂霉素（Mitomycin C）通过独立于细菌生长阶段的DNA交联作用，有效清除大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的持久菌。值得注意的是，顺铂（cisplatin）——一种DNA交联化疗药物——表现出比丝裂霉素更强的杀菌活性，形成链内DNA交联，从而更有效地清除持久菌和活跃增殖的细胞。此外，肿瘤学中使用的激素调节剂也表现出抗菌潜力。选择性雌激素受体调节剂（SERMs），如克罗米芬（clomiphene），在体外对金黄色葡萄球菌表现出活性（MIC为8 mg/L），通过抑制未脱甲基的二氢泛酸合成酶（UPPS），这是细胞壁和肽聚糖生物合成的关键酶。这一机制支持了其与β-内酰胺类药物协同作用，恢复MRSA的敏感性。

他汀类药物，广泛用于降低血脂的药物，表现出多种效应，包括抗菌活性。Jerwood和Cohen（2008）证明了多种他汀类药物直接抑制金黄色葡萄球菌、链球菌、肠球菌和莫氏放线菌的生长，表明其潜在的抗菌特性。在人体中，他汀类药物通过抑制3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A（HMG-CoA）还原酶，减少胆固醇合成并增强低密度脂蛋白（LDL）清除。西立伐他汀（simvastatin）已被研究其抗菌潜力。尽管与万古霉素没有协同效应，但西立伐他汀显著减少成熟生物膜的形成，降低细胞活性，并减少胞外多糖的产生。它还对结核分枝杆菌表现出活性，可能通过限制在吞噬溶酶体膜中的胆固醇合成。在小鼠MRSA皮肤感染模型中，西立伐他汀显著减少细菌负担，并在体内表现出对已形成的金黄色葡萄球菌生物膜的强效抗生物膜活性。此外，体外研究确认了他汀类药物对皮肤病原体的抗菌效果，包括金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌和产气肠杆菌（Serratia marcescens）。这些发现支持了西立伐他汀在单独使用或与局部抗菌药物联合使用时管理MRSA皮肤感染的潜力。

在对抗MDR和持久性病原体的抗菌策略中，CRISPR-Cas9技术正成为一种有前景的工具。CRISPR技术最初源自细菌的适应性免疫系统，已被证明能够通过精确编辑病原体基因组来应对抗菌耐药性的增加。与传统抗生素的发现和开发明显放缓不同，CRISPR能够选择性地失活或激活与耐药性相关的基因。通过这种靶向修改，CRISPR可以破坏细菌耐药机制，恢复现有抗生素的疗效，或促进新型治疗化合物的开发。鉴于当前抗生素开发管线的局限性和缺乏强大的经济激励，基于CRISPR的基因工程提供了一种新的、潜在的变革性策略来对抗多重耐药性病原体。

CRISPR/Cas系统是先进的基因编辑平台，作为考古生物和细菌的适应性免疫机制，提供对噬菌体、质粒和其他移动遗传元件的防御。它存在于约75%的古菌和36%的细菌基因组中。最近的证据表明，CRISPR/Cas与MDR病原体如肺炎克雷伯菌的耐药性、扩展谱β-内酰胺酶（ESBL）产生和碳青霉烯酶活性之间存在负相关。类似的结果也报告在肠球菌属（Enterococcus faecalis）和肠球菌（Enterococcus faecium）中。结构上，CRISPR位点由直接重复序列组成，这些重复序列之间插入短可变序列（间隔序列），来源于侵入的质粒或噬菌体DNA（原间隔序列）。CRISPR阵列位于基因组中，可能作为单个或多个簇存在。2012年，Doudna和Charpentier通过使用结合CRISPR RNA（crRNA）和转激活CRISPR RNA（tracrRNA）的嵌合单向导RNA（sgRNA）工程化了CRISPR/Cas9系统。CRISPR/Cas系统分为两类，六种类型（I–VI）和33种亚型。当CRISPR/Cas诱导特定位点的双链DNA断裂时，它可以用于破坏细菌基因，包括那些位于质粒上的耐药性基因。值得注意的是，其多路复用能力使它能够同时靶向多个耐药性决定因素。这带来了在肠道微生物群中选择性消除耐药性基因的可能性。然而，成功的体内应用需要开发合适的温和噬菌体，这些噬菌体被工程化以递送靶向已知耐药性基因的CRISPR/Cas构建体。PT通常通过口服给予时耐受性良好，口服噬菌体递送已被证明能够有效靶向肠道病原体。然而，胃酸可能灭活噬菌体，因此需要保护性递送策略以确保其在肠道中的活性。最佳剂量方案也需要进一步研究。

这一方法的重要优势在于它可以恢复细菌对抗生素的敏感性，而不会破坏共生微生物群落。如果优化，基于CRISPR的抗菌剂可能在临床和兽医背景下成为防止MDR病原体传播的变革性工具。鉴于动物作为MDR细菌的储存库，将这些干预措施扩展到牲畜和伴侣动物可能提供额外的途径来遏制抗菌耐药性。

然而，CRISPR在抗菌应用中的主要限制是其脱靶效应（OTEs）的发生，这可能达到50%或更高的频率。这些意外的修改尤其令人担忧，当靶向耐药性基因时，可能会产生新的耐药机制或无意中影响有益的微生物群落。为减轻这些风险，已经开发了多种策略，包括具有增强特异性的工程化Cas9变体。例如，SpCas9-HF1在应用到耐药性基因编辑时显示出显著减少的OTEs，相较于野生型SpCas9。尽管有这些进展，生态风险仍然显著。基于CRISPR的抗菌剂可能破坏共生微生物群落，创造机会性病原体的生态位或促进新耐药模式的出现。此外，细菌基因组中双链断裂（DSBs）的诱导，虽然在消除耐药性基因方面有效，但可能会触发DNA修复途径，导致意外的突变、次级耐药表型或对非靶向物种的意外影响。关于CRISPR活动后出现的大规模删除和复杂基因组重排的报告进一步突显了安全性的担忧，特别是在基因修饰元素的水平转移方面。为应对这些风险，提出了替代方案，如无核酸酶的dCas9，其通过静默耐药性基因而不产生DSBs，以及先进的编辑平台，包括碱基编辑器和原位编辑器，这些提供了更安全和精确的针对耐药性机制的策略。尽管基于CRISPR的抗菌剂在临床前模型中进展迅速，但体内细菌递送、脱靶效应和监管分类仍然使临床转化处于探索阶段。持续的研究重点在于改进递送载体和无核酸酶策略（dCas、碱基编辑器）以减少安全性风险。

除了CRISPR，单克隆抗体（mAbs）和疫苗开发也显示出对抗抗菌耐药性（AMR）的潜力。mAbs是实验室工程化的免疫球蛋白，它们能够以高特异性结合细菌表面抗原、毒素或毒力因子，中和病原性活动或促进免疫清除。它们可以被优化以延长半衰期、减少免疫原性和与抗生素或载荷结合以实现靶向递送。疫苗则通过刺激适应性免疫来预防感染或定植，从而减少疾病发生率和二次抗生素使用，这是降低选择压力和遏制抗菌耐药性的重要间接机制。mAbs和疫苗提供了互补的策略：mAbs为高风险或难治性感染提供快速、靶向的治疗或预防，而疫苗则提供持久的、群体层面的预防，减少抗生素使用和耐药菌株的传播。然而，mAbs和疫苗在临床转化中面临诸多挑战。细菌株之间的抗原异质性，包括表位变异、遮蔽和逃逸变种的选择，可能会削弱广泛的保护，正如在肺炎球菌疫苗后的肺炎球菌类型替换所见。虽然多价制剂和保守表位靶向策略提高了覆盖范围，但它们不能完全消除免疫逃逸的风险。此外，疫苗反应在免疫缺陷人群中往往减弱，而mAbs和疫苗在生物膜和细胞内巢穴中的渗透有限，这会降低其对抗持久性感染的效果。安全性问题仍然存在；mAbs可能引发超敏反应、输注相关反应或意外的免疫激活，而疫苗虽然通常安全，但偶尔可能引发不良免疫事件。应对这些挑战需要仔细的抗原设计、剂量优化和严格的上市后药物警戒，以确保在多样化患者群体中的疗效和安全性。最后，mAbs和疫苗作为预防和治疗由MDR病原体引起的感染的有力工具——疫苗通过减少发病率和抗生素使用在群体层面发挥作用，而mAbs通过提供针对高危病例的靶向治疗——其成功部署依赖于克服抗原变异、确保安全性和可及性、克服制造和监管障碍以及保持警惕的监测以检测和对抗耐药性或逃逸。

此外，纳米粒子（NPs）作为一种新型抗菌策略，也正在被探索。纳米递送利用纳米级载体（如聚合物纳米粒子、脂质体、金属和金属氧化物纳米粒子、碳基纳米结构）来递送抗菌剂或作为固有纳米抗菌剂。这些系统提高了药物的溶解性，保护了有效载荷免受降解，实现了在感染部位的靶向或刺激响应释放，并促进了对传统抗菌剂难以渗透的生物膜和细胞内储库的渗透。纳米粒子可能还具有固有的抗菌机制（膜破坏、活性氧物种（ROS）生成、金属离子释放），这些机制与封装的抗菌剂协同作用，增强杀菌活性并减少所需药物剂量。金属和金属氧化物纳米粒子通过多种、往往同时发生的机制表现出广谱抗菌活性。提出的机制包括破坏蛋白质功能、物理损害细胞结构、生成ROS并耗尽细胞内抗氧化剂、膜不稳定化以及干扰营养吸收。锌氧化物和银纳米粒子能够穿透细菌细胞壁，诱导结构改变并破坏膜完整性，最终导致细胞裂解。银纳米粒子可能还附着于细胞壁，形成孔洞，而金纳米粒子主要通过破坏细菌膜来起作用。

ROS生成是另一个重要的杀菌机制，导致DNA、膜和细胞内成分的氧化损伤，从而引起细胞死亡。细菌可能通过产生解毒酶来对抗ROS压力。此外，金属纳米粒子可以与DNA碱基中的磷和硫原子相互作用，导致不可逆的DNA损伤和细菌死亡。递送仍然是靶向抗菌剂的关键限制因素。有效的生物分布和渗透到感染巢穴（生物膜、细胞内储库、肺部）通常是体外开发的剂型所缺乏的。纳米递送和配方工程可以改善组织靶向和稳定性，但增加了开发的复杂性，并提出了新的安全性和药代动力学/药效动力学（PK/PD）要求。此外，纳米材料的环境和生态影响不容忽视。在生产、使用或处置过程中，工程纳米材料的释放可能引发生态毒性、生物累积和环境微生物群落的破坏。广泛部署纳米材料的长期生态后果仍不明确，这突显了需要进行全面的生命周期评估。

综上所述，基于纳米材料的抗菌策略提供了多方面的机制作用、长期的疗效以及较少的耐药性发展可能性。然而，需要进一步的研究来标准化治疗参数、改进递送系统，并评估在各种临床和工业应用中的安全性。

此外，抗微生物光动力灭活（aPDI）作为一种基于光的治疗方式，正在成为一种有前景的策略。aPDI源自光动力疗法，旨在通过生成细胞毒性活性氧物种（ROS）来消除微生物。该方法涉及向目标部位（如感染部位或生物膜形成部位）给予光敏剂（PS），一种能吸收光的化合物。在适当的波长光照下，PS进入激发态，并将能量转移给分子氧，产生单线态氧，这是一种高度反应性的ROS。单线态氧通过破坏关键微生物成分（如DNA和RNA、蛋白质和脂质）引发氧化损伤，最终导致细胞死亡。此外，抗微生物蓝光（aBL）以约400 nm的波长显示出广谱的抗菌和抗生物膜活性，特别是对ESKAPE病原体。抗微生物蓝光可以直接破坏细菌细胞结构和功能，促进微生物灭活，而无需外部的PS。

aPDI与传统抗菌策略相比具有多个优势，包括精准靶向、微创性以及对耐药性和生物膜相关微生物的有效性。然而，治疗成功依赖于关键参数的仔细优化，包括PS类型、光波长、光子数和暴露时间。需要继续进行临床前和临床研究，以完善治疗方案并充分利用aPDI在对抗多重耐药性感染中的潜力。aPDI与aBL的