莱姆病是一种通过鹿蜱叮咬受感染的动物（如鹿和啮齿类动物）后再叮咬人类而传播的疾病，每年影响美国近50万人。即使在急性病例中，莱姆病也可能造成严重后果；但早期使用抗生素治疗可以防止慢性症状（如心脏和神经系统问题以及关节炎）的发展。
西北大学的科学家们发现，哌拉西林（一种与青霉素同属一类的抗生素）以低于多西环素100倍的有效剂量治愈了小鼠的莱姆病。在如此低的剂量下，哌拉西林还具有“几乎不影响肠道内共生微生物”的额外好处，该研究将于4月23日在《科学转化医学》杂志上发表。
相比之下，多西环素和其他通用抗生素会破坏微生物群，杀死肠道中的有益细菌并导致不良副作用，即使它们杀死了引起莱姆病的伯氏疏螺旋体细菌。此外，多西环素对10%到20%的使用者无效，并且不适用于儿童——而儿童是最容易被蜱虫叮咬并因此患上莱姆病的人群。
随着气候变化延长了蜱虫季节，莱姆病变得越来越普遍，需要更有效或更具针对性的治疗方法。
“强大的广谱抗生素能够杀死细胞外细菌，被认为是目前最有效的药物，因为医生只想杀死细菌而不关心如何杀死。”领导这项研究的布兰登·L·朱特拉斯说，“这当然是一个合理的方法，但我认为对于莱姆病患者来说，未来是光明的，因为我们正在进入个性化医疗的时代，我们可以开发出特定的药物或组合来治疗其他方法失败的莱姆病。我们对各种引起莱姆病的伯氏疏螺旋体菌株和种类了解得越多，我们就越接近定制化治疗。”
朱特拉斯是西北大学范伯格医学院微生物学-免疫学系的副教授，也是西北大学人类免疫生物学中心的成员。朱特拉斯的实验室最近被命名为莱姆X诊断竞赛的第三阶段获奖者，这是史蒂文和亚历山德拉·科恩基金会举办的1000万美元竞赛，旨在加速莱姆病诊断技术的发展。2021年，他还获得了湾区莱姆病基金会新兴领导者奖。
作者认为，哌拉西林已经获得FDA批准作为肺炎的安全治疗方法，也可以作为一种预防性干预措施的候选药物，即对已知被鹿蜱叮咬并可能暴露于莱姆病的人进行单剂量注射。
为了得出这种青霉素类似物将是最佳和最针对性的治疗方法的结论，研究团队筛选了一个包含近500种药物的库，利用分子框架来理解抗生素与伯氏疏螺旋体之间的潜在相互作用。一旦他们有了候选药物的短名单，他们进行了额外的生理、细胞和分子测试，以确定哪些化合物不会影响其他细菌。
研究人员发现，哌拉西林专门干扰了莱姆病细菌特有的细胞壁合成模式，阻止细菌生长或分裂，最终导致其死亡。
历史上，哌拉西林通常与其他药物一起使用来治疗严重的链球菌感染，因为链球菌可以分解β-内酰胺类抗生素（哌拉西林属于这一类），除非与抑制β-内酰胺酶的他唑巴坦联合使用。朱特拉斯想知道，使用这两种药物而不是单独使用哌拉西林是否会成为更有效的杀菌剂。
“细菌很聪明。链球菌和其他一些细菌通过分泌β-内酰胺酶来对抗抗生素，从而使哌拉西林失活。我们发现这种方法在莱姆病的背景下完全无关紧要，这也使得哌拉西林更加具有特异性。添加β-内酰胺酶抑制剂并不会改善治疗效果，因为莱姆病的伯氏疏螺旋体不产生β-内酰胺酶，但这种组合会对有益的肠道微生物产生负面影响。”
——布兰登·L·朱特拉斯，西北大学范伯格医学院微生物学-免疫学系副教授
莱姆病的预防仍然是一个挑战——目前尚无批准用于人类的疫苗——朱特拉斯希望他的研究能帮助开发主动策略来诊断和治疗这种疾病。
这项研究得到了湾区莱姆病基金会、美国农业部（VA-160113）、丹尼斯·迪安研究基金（弗吉尼亚理工大学）、过敏和传染病研究所（R01AI173256, R01AI178711）、史蒂文和亚历山德拉·科恩基金会以及全球莱姆联盟的支持。
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