Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Nowe podejście do walki z antybiotykoopornością oparte na biofizyce

Zespół przełomowego projektu stworzył modele matematyczne, które pozwalają przewidywać szlaki bakteryjne prowadzące do rozwoju antybiotykooporności, co może pomóc personelowi medycznemu opracować skuteczniejsze metody leczenia.

Zdrowie

Od momentu wynalezienia penicyliny w 1928 roku antybiotyki wykorzystywane są do walki z zakażeniami bakteryjnymi zarówno w szpitalach, jak i ogólnie w społeczeństwie. Jednak z każdym pojawieniem się nowego antybiotyku, powstaje nowy szczep lekoopornych bakterii, wobec którego istniejące metody leczenia są nieskuteczne. Wydaje się, że w tym pojedynku pomiędzy światem medycyny a bakterii ludzkość znajduje się na przegranej pozycji. „Wiele z największych firm farmaceutycznych, które na dużą skalę prowadziły badania nad nowymi antybiotykami, zakończyło swoje programy prac nad środkami przeciwdrobnoustrojowymi”, wyjaśnia Nathalie Balaban, koordynatorka projektu Tolerome i profesor biofizyki na izraelskim Uniwersytecie Hebrajskim w Jerozolimie. „Poszukiwanie nowych antybiotyków nie jest uznawane za dobry model biznesowy. Prace nad lekami ciągną się latami, a jedynie niewielka część nowych antybiotyków zostanie wprowadzona do produkcji”. Niektóre szczepy bakterii oporne są na działanie wszystkich antybiotyków. Balaban podkreśla powagę niebezpieczeństwa związanego z rozwojem i niekontrolowanym rozprzestrzenianiem się zakaźnych, antybiotykoopornych szczepów.

Prognozowanie ewolucji bakterii

W odpowiedzi na to wyzwanie w zakresie zdrowia zespół projektu Tolerome postanowił pogłębić dostępną wiedzę na temat ewolucji oporności bakterii. Prace rozpoczęły się w laboratorium, gdzie bakterie zostały wystawione na działanie antybiotyków. „Udało nam się wykazać, że niektóre z nowych szczepów bakterii rozwinęły właściwość nazywaną tolerancją”, mówi Balaban. „Bakterie znajdują się wtedy w stanie uśpienia. Udowodniliśmy, że tolerancja w dużym stopniu przyczynia się do rozwoju antybiotykooporności, ponieważ bakterie posiadające tę właściwość są w stanie przetrwać antybiotykoterapię”. Balaban i jej zespół we współpracy z jerozolimskimi szpitalami przeprowadzili badania nad zagrażającym życiu bakteryjnym zakażeniem krwi. Codziennie wykonywano sekwencjonowanie szczepów bakterii, co pozwoliło naukowcom na śledzenie przebiegu ich ewolucji. „W badaniach laboratoryjnych i w próbkach krwi pacjentów zaobserwowaliśmy tę samą trajektorię ewolucyjną”, zauważa Balaban. „Udało nam się udowodnić, że tolerancja bakterii stanowi problem kliniczny i powinna być uwzględniana w leczeniu zakażeń bakteryjnych”. Kluczowym krokiem było przekształcenie tych ustaleń w modele matematyczne umożliwiające przewidywanie ewolucji szczepów bakteryjnych. „Przekładając wyniki badań na równania, można utworzyć naprawdę potężne narzędzie”, wyjaśnia Balaban. „Czasami ciężko jest opisać procesy zachodzące podczas badań laboratoryjnych, dlatego z pomocą przychodzi prognozowanie w oparciu o modelowanie matematyczne”.

Skuteczniejsze metody leczenia

To pionierskie połączenie oceny naukowej i modelowania matematycznego ma szansę pomóc personelowi medycznemu w lepszym przewidywaniu szybkiej ewolucji antybiotykooporności, co z kolei może poprawić skuteczność leczenia. Balaban w szczególności wierzy, że projekt Tolerome przyczyni się do zwiększenia efektywności wykorzystywania istniejących antybiotyków. Poszukiwanie i opracowywanie nowych związków leczących zakażenia bakteryjne może ciągnąć się całymi latami, ale istnieje szereg antybiotyków, które mogą być skuteczne w terapii skojarzonej. Wydłuży to ponadto przydatność już istniejących leków, obniżając prawdopodobieństwo, że utracą swoją skuteczność. „Posiadamy teraz wiedzę na temat ewolucji bakterii, lekooporności i tolerancji na antybiotyki”, mówi badaczka. „Jestem pewna, że zdolność do prognozowania trajektorii ewolucyjnej za pomocą modeli matematycznych pomoże nam w przyszłości rozpoznać kombinacje leków, które mogą zatrzymać rozwój lekooporności, a przynajmniej znacząco go opóźnić”.

Słowa kluczowe

Tolerome, antybiotyki, bakteryjny, krew, zakażenie, matematyczny, leki

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania