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如图28所示,抗生素耐药性发展过程的战略逻辑一目了然。假设有两类菌株具有同等侵染力(在侵染博弈中)和同等传播力(在传播博弈中),但只有一类菌株对抗生素具有耐药性(在治疗博弈中)。这类具有耐药性的菌株更有可能在治疗中存活下来,使其在疾病的各场博弈中具备整体优势。因此,我们可以预期,具有耐药性的菌株生长得更快,最终将在细菌数量中占据主导地位。(当然,具有耐药性的菌株不一定总是能在最后获胜。如果易受抗生素影响的菌株具有更强的侵染力或更强的传播力,它仍有可能胜出。)
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图28也指出了可以减缓甚至逆转抗生素耐药性发展的方法,只要能够改变其中的一场(或者全部)博弈,让具有耐药性的菌株与易受抗生素影响的竞争菌株相比处于整体劣势即可。
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逆转不稳定的耐药性:改变侵染博弈
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人体免疫系统是我们对抗疾病的第一道防线,也是我们对抗完全耐药性疾病的唯一防线。由美国疾病控制与预防中心、食品和药品管理局、美国国家卫生研究院以及其他9所联邦机构合作组成的细菌耐药性跨部门特别小组(Interagency Task Force on Antimicrobial Resistance,ITFAR)认识到了这一点,正在努力“加速金黄色葡萄球菌、结核杆菌、艰难梭状芽胞杆菌、肠道病原菌以及淋病奈瑟氏菌等针对耐药性病原体的疫苗的研发”。17
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疫苗除了能够提供直接保护之外,也许还可以帮助逆转抗生素耐药性,因为它能够削减耐药菌株在治疗阶段所享受的优势。原因在于,假设研发了一种能够保护人类对抗某疾病的所有菌株的疫苗。18这类疫苗能够增强人体免疫系统,使得许多感染了该疾病的患者不再需要接受药物治疗。因为医生开的药物更少了,所以耐药菌株在治疗博弈中享受到的优势也就变小了。19如果这些菌株的耐药性在前文所提到的意义上属于“不稳定”的话——即如果耐药菌株比易受抗生素影响的菌株的侵染力或传播力要弱——他们就会处于整体劣势。只要此时耐药性是不稳定的,我们就可以预期,耐药菌株的数量将会减少,也许甚至会“主动”抛弃耐药性,退化至原本的易受抗生素影响的形态。
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但是,疫苗显然不是万能的灵丹妙药。要真正地逆转耐药性,必须在全球范围内对疫苗进行管理。只要世界上有任何一个地方不在对抗耐药菌株的保护之下,这一菌株的耐药性就随时可能“稳定”下来,可能成为人类永恒的威胁。而且,随着具有稳定耐药性的病原体日益增多,只有依靠疫苗才能提供有效保护的疾病也会越来越多。如果有朝一日这些疾病的数量变得太过庞大,它们就会像家门口要破门而入的众多野蛮人,力量就会超出我们抵抗这些疾病侵扰的能力。
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所以,尽管疫苗一直都会是我们对抗疾病前线的重要武器,但我们仍需寻找其他一个长期战略,赢得抗生素耐药性这场战争的胜利。幸运的是,随着近期疾病诊断与治疗领域技术的发展,人类还可以使用疫苗之外的其他方法来逆转抗生素耐药性。
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逆转罕见的耐药性:改变治疗博弈
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如果了解患者所患的疾病对某一种药物具有耐药性,且对另一种药物不具耐药性,医生就会开具不具耐药性、更有效力的药物。遗憾的是,实际操作中,医生通常必须在不了解患者所患疾病耐药性情况时就决定开具何种药物进行治疗。原因很简单:对于肺结核等细菌性疾病,需要花费数周时间才能培养出足够大的样本用于耐药性检测。没有医生可以等那么长时间才开具治疗药方。因此,所有医生都倾向于开具同样的一线抗生素——对大部分患者都最为有效的抗生素——使得对这些药物的耐药性最强的菌株具备了战略优势。
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尽管这一做法的出发点是好的,但是它可能会导致患者体内产生对一线抗生素的耐药性。当然,如果此类耐药性出现且波及范围变广,一线抗生素药效就会降低。这样一来,医生就会自然而然地转向次优的“二线”药物,药物的耐药性同样又会出现。如此循环往复,直到再也没有好的选择。20
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打破这一逻辑的唯一办法就是让医生能够使用工具,在诊断患者所患疾病本身的同时,也诊断出该疾病的耐药性情况。好消息是,随着近期基因检测领域技术的发展,快速检查疾病耐药性情况的技术即将问世。2012年6月,在旧金山举行的第二届全球传染病峰会上,与会者纷纷对分子检测公司Cepheid正在研发的疾病基因检测新方法进行讨论。Cepheid公司的基因专家(GeneXpert)系统直接在生物样本中抓取目标DNA链,不需要再花费时间等待培养出一组细菌。因此,GeneXpert无须将细菌进行分离或者培育,即可判定出特定的菌株是否存在于任何给定的样本。
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这一新技术使医生有史以来第一次可以在诊断疾病本身的同时也诊断出疾病的耐药性(即哪些药物在对抗患者的疾病方面最为有效)。2011年4月,美国食品和药品管理局通过了一个名为Xpert Flu的诊断测试,它可以“在一小时左右检测并区分甲型流感病毒、乙型流感病毒和2009年H1N1流感病毒”。21那么肺结核呢?Xpert MTB/RIF测试在2009年推出,正如其名,它既能检测出结核杆菌22,又能检测出其对利福平的耐药性情况23。另外,在世界卫生组织推动下,Xpert MTB/RIF测试实现了技术快速转移,目前已被推广至70多个发展中国家和欧盟国家。24
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此类Xpert测试技术能够使药物更有效地瞄准具有部分耐药性的致病菌株,将成为医生强有力的新工具。这有助于平衡治疗博弈中的竞争环境,但并不能完全平衡。一方面,Cepheid是一家营利性公司,无疑会对其诊断测试进行收费,也许并非人人都有能力支付该费用,尤其对世界上较贫穷地区的患者而言更是如此。由国际药品采购机制(UNITAID)向世界卫生组织拨款支持的财团,包括美国总统防治艾滋病紧急救援计划(PERFAR)、美国国际开发署(USAID)以及比尔及梅林达·盖茨基金会,意识到将Xpert测试带到发展中国家的重要性,于2012年8月宣布与Cepheid公司达成协议,将“Xpert MTB/RIF的费用从16.86美元降至9.98美元,且该价格到2022年前不会上涨”。25这是利好消息,因为在印度、中国和其他地方,将有更多医生能够更快地诊断出肺结核病的耐药菌株。
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但是,Xpert MTB/RIF测试仅仅检查细菌对利福平的耐药性情况,而标准的一线治疗方法实际上是多种药物混合(利福平加异烟肼、吡嗪酰胺和乙胺丁醇片)。如果医生无法了解患者所患疾病是否对其他这些药物具有耐药性,实现有效治疗的难度将会增大。我们来看看原因:假设一位肺结核患者被确诊对利福平具有耐药性。只要其余一线药物对大多数的该类患者依然足够有效,那么医生自然而然就会倾向于开具混合这些药物的药方。这样的治疗方法虽然能有效对抗那些只对利福平具有耐药性的菌株,但也使对多重一线药物具有耐药性的菌株处于优势之中。所以,到最后,能够诊断细菌对利福平的耐药性情况也许还不足以终结耐多药性这一总体趋势。
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为解决该问题,我们必须继续研发诊断工具,检测细菌对治疗肺结核的其他药物的耐药性。遗憾的是,对Cepheid等公司而言,研发这类新型诊断工具并没有多少营利动机。Cepheid公司在市场上已经有Xpert MTB/RIF测试这个产品了,而且质量足以被广泛采用。尽管更好的检测手段毫无疑问会更受到患者和医生的欢迎,但无法明确的是,他们能否负担得起更高昂的价格,尤其是在世界上较贫穷的地区,而这些地区正是肺结核最为猖獗的地区。因此,从Cepheid公司的角度来看,开拓新的疾病的分子诊断市场提高销量更划算,尽管如果该公司集中精力进一步扩充对抗最强大敌人的武器库的话,人类也许会获益更多。
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但是,为了方便讨论,假设Cepheid公司并没有面临此类限制,能够提供大家负担得起的针对人类已知的所有抗生素的耐药性的测试工具。仅凭这样一个全面的诊断工具本身能否让医生彻底终止抗生素耐药性的出现?可能不行。没错,医生能够较以前更有效地瞄准和消灭易受抗生素影响的菌株和具有部分耐药性的菌株。但是,面对一些“完全耐药”的菌株,即对所有已知的抗生素都具有耐药性的菌株,医生又能如何?由于没有任何有效的抗生素治疗手段,唯一能够阻止完全耐药菌株继续进行传播的方法就是施加物理障碍,比如下面的“检测+隔离”战略:
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1.检测:使用快速分子诊断工具,例如使用Cepheid公司的GeneXpert系统,检测每一位患者的耐药性情况。
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2.隔离:如果检测到高度耐药性,就将患者进行隔离,直到他(她)的疾病不再具有传播性。
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当然,只有彻底的隔离才能确保完全耐药菌株无法继续传播。然而,如果有朝一日,完全耐药现象变得非常普遍,也许就不可能隔离每一位确诊患有完全耐药菌株导致的疾病的病人。
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因此,总的来说,完美的GeneXpert诊断是否能够阻止完全耐药疾病的出现取决于疾病的发展规模。只要完全耐药现象足够罕见,也许就有可能通过完全将其隔离来消除完全耐药菌株本可以在治疗博弈中享有的优势。的确,既然连易受抗生素影响的菌株在治疗之后都至少具备些许自我传播能力,将完全耐药疾病的所有确诊病例都彻底隔离,实际上可以让完全耐药菌株在治疗博弈中与其易受抗生素影响的竞争菌株相比处于劣势。因此,有理由相信,如果GeneXpert检测范围扩张得足够快,在更多类型的药物耐药性普遍泛滥之前就将其覆盖,那么广泛采用GeneXpert系统也许甚至能够有助于逆转完全耐药性。
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如果GeneXpert检测范围扩张得足够快,在更多类型的药物耐药性普遍泛滥之前就将其覆盖,那么广泛采用GeneXpert系统也许甚至能够有助于逆转完全耐药性。
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然而,倘若完全耐药性变得足够普遍,超出了医疗基础设施的隔离能力,那么就无法仅仅通过治疗来阻止完全耐药菌株获得该疾病的“垄断”地位。因此,尽管Cepheid公司的GeneXpert检测系统改变了治疗疾病的博弈情况,但仅凭其本身也许还不足以击败遍布全球的抗生素耐药性。的确,广泛采用GeneXpert让医生可以比之前更有效地消灭易受抗生素影响的菌株和具有部分耐药性的菌株,但也许甚至会导致问题恶化——加速完全耐药性的传播26——在没有能力建立起有效隔离项目的发展中国家也许尤为严重。
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幸运的是,快速诊断细菌对治疗药物是否具有耐药性的能力在其他方面也改变着疾病的各场博弈,也许能够力挽狂澜,逆转完全耐药性,哪怕是在完全耐药性泛滥成灾而无法进行有效隔离的地方。而且,将耐药性情况检测时间从之前的几天甚至几周缩短至几小时内,也为人类创造了新的战略选择,让人们可以既影响治疗,又影响传播。
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逆转普遍的耐药性:改变传播博弈
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当你在洗手时,你就是在改变传播博弈,因为洗手会抑制所有细菌的传播。这样对抗传播的方法减少了总体的疾病负担,但是并没有偏袒某一菌株,因为这些方法对所有菌株都是同等有效。但如果受到耐药菌株感染(或者有感染风险)的人较其他人在传播(或者感染)该疾病方面受到更多保护,情况又如何?这样一来,耐药菌株在传播阶段就会处于劣势,使易受抗生素影响的菌株最终占据该疾病致病菌数量的主导地位。这一观测结果推动了下面的“检测+搜索”战略:
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