圖片作者：ChatGPT
你知道嗎？我們熟悉的醫院導管、縫線、植入物等醫療器材，其實大多由一種叫聚己內酯（PCL） 的塑膠製成。它生物相容性佳、可分解、還能裝藥治療。但研究發現，這些優點同時也可能讓它成為病原菌的食物來源！
細菌怎麼被發現能「吃」塑膠？
研究團隊用一種叫 「基因體挖礦」（genome mining） 的方法，在PAZY.eu 資料庫 匯整了 23 種已經驗證過功能的聚酯（polyester）分解酵素，這些酶多與 PET、PCL 分解有關。
他們將上述 23 種酵素的蛋白質序列拿來查詢臨床來源的致病菌（如肺炎鏈球菌、綠膿桿菌、克雷伯氏菌等）的基因體。
他們從 871 筆資料中，挑選出一個名叫 Pap1 的酵素基因。它來自綠膿桿菌 PA-W23，與已知的塑膠分解酶非常相似。序列分析顯示，它與已知 PET 分解酶 PET5 有 61.76% 相似度。
像，不代表就是，當然更不代表一定會。所以接下來，研究團隊需要證明這個酵素真的能分解塑膠。
首先，他們用大腸桿菌來表現 Pap1，並搭配 pelB 訊號胜肽，以利蛋白外泌。然後他們再把這隻菌放在含有 PCL 的培養皿上。結果這些大腸桿菌出現了明顯的透明溶解圈，表示 PCL 被吃掉了！也就是說，這隻菌真的會吃塑膠。
接著，他們注意到，這個新基因Pap1與PET5在關鍵位置上的胺基酸不一樣。PET5在那裡是色胺酸（W），但是Pap1 卻是酪胺酸（Y）。
他們試著將它改回色胺酸，結果這個酵素分解的能力反而下降！因此，研究團隊認為這一突變對酵素的活性是不利的。考慮到它們並不是高度相似（只有61.76%），這也是合理的。
在大腸桿菌有功能，那麼在自己的體內呢？研究團隊直接把 PA-W23 培養在 PCL 培養基上。結果，比起表現 Pap1 的大腸桿菌，PA-W23產生了更大的透明溶解圈！
為了要瞭解這隻菌吃塑膠的能力有多強，他們進行PCL 重量減少測試（Weight loss assay）。在 LB 培養液中加入 PCL 微珠，培養7 天後發現，微珠的重量減少約 78%。與對照株不具 Pap1基因的PA14比較，對照株沒有明顯重量損失。
另外，他們還用掃描式電子顯微鏡（SEM）觀察那些微珠。結果發現，PCL微珠的表面被 PA-W23 腐蝕出凹洞與坑洞。
到這裡，研究團隊已經確定，Pap1的確是一個如假包換的、能分解醫用塑膠的酵素。接著他們想知道，PA-W23只擁有這一個吃塑膠的酵素嗎？
於是，他們將PA-W23的Pap1基因剔除，創建了 Δpap1突變株並進行測試。結果發現，這個突變株完全喪失 PCL 分解能力。經過「基因補回」後，就恢復了吃塑膠的技能。所以，PA-W23吃塑膠的技能的確是來自Pap1，也只來自於Pap1。
最後，他們將 Pap1 基因置入不具分解能力的菌株（如 PA14、PAO1）。結果在置入後，這些菌菌們也取得了分解PCL 的技能，進一步證實 Pap1 是吃塑膠技能的必要且足夠條件。
那麼，綠膿桿菌是怎麼把它送出去的？
研究團隊分析發現，Pap1 需經由 type II 分泌系統（T2SS）才能釋出，如果把這個分泌系統破壞（如ΔxcpA 突變），就會阻止其分泌與並嚴重影響細菌吃塑膠的能力。
那麼，這隻菌除了吃塑膠還有什麼技能？
研究團隊發現，在 PCL 存在下，PA-W23 的生物膜量明顯增加。生物膜會讓細菌更難被抗生素殺死，也是造成慢性感染的元兇之一。
生物膜量增加，是否表示這隻菌比較「厲害」呢？當研究團隊使用大蠟蛾的幼蟲（Galleria mellonella）進行感染實驗時，發現如果蟲蟲體內有 PCL 植入物，PA-W23 的殺傷力顯著上升。
為什麼有塑膠存在會讓這隻菌變得更厲害呢？
研究團隊發現，當Pap1 分解 PCL時，會產生一種叫 6OH-HA 的小分子，它會嵌進生物膜裡，讓生物膜更穩固。甚至直接加這種物質，也能讓生物膜變多！
發現這隻菌，其實是一個壞消息。為什麼？
這麼說吧，如果病原菌能分解醫療用植入裝置的塑膠，那麼這些裝置就可能失效、也會使感染更難清除。
另外，像導尿管、人工氣管等器材若被細菌「啃蝕」，可能會延長住院時間甚至引發敗血症。
更不用說這些病菌可能會利用塑膠當營養（細菌：Yum！），在醫院環境中更容易存活與擴散。
那麼，我們該怎麼做？
醫療器材設計需考慮抗菌與抗生物膜策略，例如加入銀或銅奈米顆粒。
另外，醫院感染控制也需要監測病原菌是否具塑膠分解能力。
不過，福兮禍兮，我們還是可以在將來應用這類酵素來處理塑膠廢棄物，把世紀之癌給解決。
總而言之，這個研究首度證實，臨床病原菌已經演化出分解醫療塑膠的能力，這對醫療器材的安全、院內感染控制，以及塑膠污染問題，都提出了新的挑戰與思考。
參考文獻：
Howard, S. A., de Dios, R., Maslova, E., Myridakis, A., Miller, T. H., & McCarthy, R. R. (2025). Pseudomonas aeruginosa clinical isolates can encode plastic-degrading enzymes that allow survival on plastic and augment biofilm formation. Cell Reports, 115650. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.115650
