抗生素药物的历史可以追溯到几千年前，古埃及、希腊和中国都有使用发霉面包和药用土壤治疗伤口的记录，这些物质可能含有抗生素成分。
现代科学研究始于20世纪初，科学家们逐渐开始从合成来源（如染料）和天然来源（如细菌和真菌）中发现抗生素。
20世纪40年代，抗生素研发取得突破，大量新型抗生素被发现，开启了从20世纪40年代初到60年代中期的“抗生素黄金时代”。
**抗生素的发现与发展**
20世纪初，微生物学家保罗·埃尔利希致力于研究可以染色细菌的染料，寻找能够靶向微生物而不伤害人体细胞的药物。1910年，经过数百种化合物的测试，他取得突破，发现了治疗梅毒的有效药物—— salvarsan，这是医学上使用的第一种合成抗生素。
1928年，亚历山大·弗莱明在被污染的培养皿上观察到杀灭细菌的霉菌，发现了青霉素。然而，青霉素的规模化生产花费了数年时间。
青霉素的故事非常重要，因为它影响了这一时期其他抗生素的开发。牛津大学的研究人员与弗莱明合作提纯青霉素，寻求资金支持以进行大规模生产。他们与美国科学研究与发展办公室（OSRD）取得联系，该办公室在二战期间负责美国国家科学经费。
当时，感染是士兵和平民的主要死因。OSRD认识到青霉素的潜力，与美国农业部（USDA）合作在全球范围内寻找能够更高效生产青霉素的真菌菌株，最终在甜瓜上找到了这种菌株。
美国战时生产委员会协调了改进发酵、组织临床试验、促进合作、共享数据和取消专利限制等工作，从而加快了青霉素的开发。1943年，他们为军队和一些平民提供了足够的青霉素，到1945年，青霉素得以在美国广泛使用。
在青霉素规模化生产过程中，实验室获得的知识、制造工艺和技术使他们能够更容易地研究其他抗生素。
同时，科学家塞尔曼·瓦克斯曼发现了放线菌的潜力，这种土壤细菌是抗生素的丰富来源。通过反复筛选，瓦克斯曼和当时的博士生阿尔伯特·沙茨发现了链霉素，该药物可以有效治疗结核病。此后，还发现了许多来自放线菌的抗生素，包括四环素和大环内酯类抗生素。
**抗生素的黄金时代**
20世纪40年代初到60年代中期被称为“抗生素黄金时代”，当时对天然和合成化合物的深入研究导致了大量新型抗生素的快速发现。
到20世纪70年代，抗生素研发管道显著放缓。自1970年以来，仅批准了8个新的抗生素类别。
原因之一是制药公司将重点转向利润更高的慢性病治疗，与通常用于短期治疗且销售价格低廉的抗生素相比，慢性病治疗可以带来稳定、长期的收入。
日益严重的耐药性也降低了对新型抗生素的需求，新型抗生素通常仅用于严重的耐药性感染，市场相对较小。此外，通过筛选生物体抗生素活性来识别新型抗生素的努力，往往导致重新发现其他人已经发现的相同化合物。
这些挑战，加上高昂的开发成本和低回报，迫使许多大型制药公司退出市场，留下一些资源有限的小公司苦苦挣扎。
**如何重新点燃抗生素药物研发？**
近几十年来，在科学和经济方面都做出了努力来重新点燃抗生素药物的发现。
其中一种方法是通过合成生物学和“基因组挖掘”，这种技术可以识别微生物中隐藏的抗生素基因，这些基因在标准实验室条件下不会表达。这些努力发现了一些潜在的新型抗生素，但目前仍处于临床试验阶段。
研究表明，我们仅识别了世界上很小一部分细菌物种。因此，另一种方法是在细菌的自然环境（如土壤）中培养细菌，或探索海洋和沙漠等极端生态系统中尚未发现的细菌，以揭示它们在这些环境中可能产生的抗生素化合物。
最后，药物研发可以专注于联合使用不同的抗生素来防止耐药性的发展：当对一种抗生素产生耐药性时，细菌可能更容易受到另一种抗生素的影响。
然而，问题的根源在于缺乏经济激励措施，而经济激励措施对于推动创新和制造至关重要。
抗生素是独一无二的：它们的使用通常仅持续几天或几周，而且新抗生素的使用量很少，以减缓耐药性的发展。这意味着抗生素创新产生的收入远低于许多其他疾病的药物。
为了克服这一问题，政府和组织正在使用新的融资模式。例如，“提前市场承诺”可以通过保证在满足批准标准的情况下支付款项，来奖励成功将新型抗生素推向市场的公司。
另一个想法，在英国进行了试点，是使用“订阅模式”，其中医疗机构或国家每年支付费用以获取抗生素，而不是根据使用量付费。这可以奖励医学创新并补偿制造商，同时保持低使用量。
像 CARB-X 和 GARDP 这样的合作资助项目为应对耐药性感染的项目提供支持，也有助于弥合差距。这些举措为开发人员提供了更多财务稳定性，降低了风险，并确保为最需要的人开发必要的抗生素。
“抗生素黄金时代”源于协调一致的努力、激励措施、优先事项和新技术。
此后，抗生素研发速度放缓。但情况不必如此。基因组测序和合成生物学的快速发展可能使更多抗生素能够被发现和开发。许多尚未发现的细菌可能是新型抗生素的来源，但目前用于研究它们的经济激励措施有限。
通过改进激励措施和研究工作，可以重新点燃抗生素发现和开发的新时代。