Биологи Лос-Анджелеса находят 8 000 новых комбинаций антибиотиков эффективными

        

Ученые традиционно полагали, что объединение более двух препаратов для борьбы с вредными бактериями приведет к уменьшению отдачи. Преобладающая теория заключается в том, что дополнительные выгоды от объединения трех или более лекарств были бы слишком малы или имели бы материальное значение, или что взаимодействие между наркотиками приведет к их выгоде, чтобы отменить друг друга.

Теперь, команда биологов UCLA обнаружила тысячи комбинаций антибиотиков с четырьмя и пятью препаратами, которые более эффективны при убийстве вредных бактерий, чем предполагаемые предположения. Их результаты, представленные сегодня в журнале npj Systems Biology and Applications могут стать важным шагом на пути к защите общественного здоровья в то время, когда патогены и распространенные инфекции становятся все более устойчивыми к антибиотикам.

«Существует традиция использования только одного препарата, может быть, двух», – сказала Памела Йе, один из старших авторов исследования, и доцент кафедры экологии и эволюционной биологии UCLA. «Мы предлагаем альтернативу, которая выглядит очень многообещающей: мы не должны ограничивать себя только одним лекарством или комбинациями из двух наркотиков в нашем медицинском инструменте. Мы ожидаем, что некоторые из этих комбинаций или более будут работать намного лучше, чем существующие антибиотики. «

Работая с восемью антибиотиками, исследователи проанализировали, как каждая возможная комбинация из четырех и пяти лекарств, в том числе многие с различными дозировками – всего 18 278 комбинаций – против E. палочка . Они ожидали, что некоторые из комбинаций будут очень эффективны при убийстве бактерий, но они были поражены тем, сколько мощных комбинаций они обнаружили.

. Для каждой комбинации, которую они тестировали, исследователи сначала предсказали, насколько эффективными они считали, что это остановит рост E. палочка . Среди комбинаций с четырьмя препаратами было 1676 групп, которые выполнялись лучше, чем они ожидали. Среди комбинаций с пятью препаратами 6443 группы были более эффективными, чем ожидалось.

«Я был потрясен тем, сколько эффективных комбинаций есть, когда мы увеличили количество лекарств», – сказал Ван Сэвидж, другой старший автор исследования и профессор экологии и эволюционной биологии UCLA и биоматематики. «Люди могут подумать, что знают, как взаимодействуют комбинации лекарств, но на самом деле этого не делают».

. С другой стороны, 2 331 комбинация из четырех препаратов и 5 199 комбинаций с пятью препаратами были менее эффективными, чем предполагали исследователи, – сказал Элиф Текин, ведущий автор исследования, который был докторантом UCLA во время исследования

Некоторые комбинации из четырех и пяти препаратов были эффективными, по крайней мере, частично, потому что у отдельных лекарств были разные механизмы нацеливания E. палочка . Восемь испытуемых исследователями UCLA работают по 6 уникальным путям.

«Некоторые наркотики атакуют стенки клеток, другие атакуют ДНК внутри, – сказал Сэвидж. «Это похоже на нападение на замок или крепость. Объединение различных методов нападения может быть более эффективным, чем просто один подход».

Сказал Йе: «Целый может быть намного больше или намного меньше, чем сумма его частей, как мы часто видим с бейсбольной или баскетбольной командой». (В качестве примера она привела решительную расстроенную победу в 2004 году в НБА чемпионата Детройт Пистонс – сплоченной команды без суперзвезд – над командой Лос-Анджелес Лейкерс с будущим Залом Славы Коби Брайант, Шакил О'Нил, Карл Мэлоун и Гэри Пейтон.)

Йе добавил, что хотя результаты очень многообещающие, комбинации препаратов были протестированы только в лабораторных условиях и, вероятно, будут, по крайней мере, на несколько лет от того, чтобы оцениваться как возможное лечение людей.

«С призраком антибиотикорезистентности, угрожающим вернуться назад к антибиотиковому периоду, способность более разумно использовать комбинации существующих антибиотиков, которые по отдельности теряют потенцию, приветствуется», – сказал Майкл Курилла, директор отдела клинических инноваций в Национальных институтах здравоохранения / Национальный центр по продвижению переводческой науки. «Эта работа ускорит тестирование у людей многообещающих комбинаций антибиотиков для бактериальных инфекций, которые мы плохо подготовили к сегодняшнему дню».

Исследователи создают программное обеспечение с открытым доступом, основанное на их работе, которую они планируют предоставить другим ученым в следующем году. Программное обеспечение позволит другим исследователям анализировать различные комбинации антибиотиков, изучаемых биологами UCLA, и вводить данные из собственных тестов комбинаций лекарственных средств.

Использование структуры MAGIC

Одним из компонентов программного обеспечения является математическая формула для анализа взаимодействия нескольких факторов, которые ученые UCLA разработали в рамках своих исследований. Они называют рамки «математическим анализом для общих взаимодействий компонентов» или MAGIC.

«Мы считаем, что MAGIC – это универсальный инструмент, который может применяться к другим заболеваниям, включая рак, и во многих других областях с тремя или более взаимодействующими компонентами, чтобы лучше понять, как работает сложная система», – сказал Текин.

Savage сказал, что он планирует использовать концепции из этой структуры в своих текущих исследованиях о влиянии температуры, дождя, света и других факторов на тропические леса Амазонки.

Он, Йех и Мирта Галесич, профессор социальной динамики человека в Институте Санта-Фе, также используют MAGIC в исследовании того, как на формирование идей людей влияют их родители, друзья, школы, средства массовой информации и другие учреждения – – и как эти факторы взаимодействуют.

«Он идеально вписывается в наш интерес к взаимодействующим компонентам», – сказал Йе.

Другими соавторами нового исследования являются Синтия Уайт, выпускник UCLA, который работал инженером-исследователем во время работы над проектом; Тина Кан, докторант UCLA; Нина Сингх, студентка Университета Южной Калифорнии; Маурисио Круз-Лойя, докторант UCLA; и Роберт Дамойзо, профессор молекулярной и медицинской фармакологии, и директор отдела молекулярного скрининга UCLA, ресурс с передовой технологией робототехники, где Текин, Уайт и Кан провели большую часть исследований.

Исследовательская группа сообщила в 2016 году, что комбинации трех антибиотиков часто могут преодолевать устойчивость бактерий к антибиотикам, даже если ни одна из трех антибиотиков сама по себе – или даже две из трех вместе – эффективна. Биологи сообщили в 2017 году о двух комбинациях препаратов, которые неожиданно успешны в снижении роста E. coli бактерии.

      

Source link