Команда биологов обнаружила, что комбинации из четырех или пяти антибиотиков могут быть эффективными при борьбе с вредными бактериями, - пишет eurekalert.org.
Раньше ученые полагали, что одновременное применение более чем двух антибактериальных препаратов приведет к снижению положительного эффекта. Преобладающая теория гласила, что дополнительные выгоды от объединения трех или более лекарств будут слишком малы, или что, в конечном итоге, выделится одно наиболее эффективное лекарство, а от других будет разумнее отказаться.
Теперь, команда биологов из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе обнаружила тысячи комбинаций из четырех и пяти препаратов, которые крайне эффективно убивают вредные бактерии. Эти выводы очень важны для защиты общественного здоровья в ситуации, когда патогены и распространенные инфекции становятся все более устойчивыми к антибиотикам.
«Существует традиция использования только одного или, может быть, двух препаратов, - сказала Памела Йе, один из старших авторов исследования, и доцент кафедры экологии и эволюционной биологии в Калифорнийском университете. - Мы предлагаем альтернативу, которая выглядит очень многообещающей: мы не должны ограничивать себя только одним лекарством или комбинациями двух антибиотиков в медицинском арсенале. Мы ожидаем, что некоторые из комбинаций будут работать намного лучше, чем существующие антибиотики в одиночку».
Работая с восемью антибиотиками, исследователи проанализировали, как всевозможные комбинации четырех и пяти лекарств, в том числе в разных дозировках - всего 18 278 комбинаций – могут бороться с кишечной палочкой. Они ожидали, что некоторые из комбинаций будут очень эффективны при убийстве бактерий, но были поражены тем, какое большое количество мощных комбинаций они обнаружили.
Сначала исследователи предсказали эффективность каждой комбинации в блокировании роста кишечной палочки. Среди комбинаций четырех препаратов было 1676 групп, которые справились лучше, чем ожидали ученые. Среди комбинаций пяти препаратов более эффективными, чем ожидалось, оказались 6443.
«Я был потрясен тем, сколько мы получили эффективных комбинаций, увеличив количество лекарств, - сказал Ван Сэвидж, старший автор исследования, профессор экологии, эволюционной биологии и биоматематики в Калифорнийском университете. - Люди могут подумать, что знают, как взаимодействуют лекарства в комбинации, но на самом деле это не так».
С другой стороны, 2331 комбинация из четырех препаратов и 5199 комбинаций из пяти были менее эффективными, чем ожидали исследователи, - сказал Элиф Текин, ведущий автор исследования.
Некоторые комбинации из четырех и пяти лекарств были эффективными, по крайней мере, частично, потому что у отдельных лекарств были разные механизмы наведения на кишечную палочку. Восемь комбинаций, протестированных исследователями, имели шесть уникальных путей воздействия.
«Одни лекарства атакуют стенки клеток, другие ДНК изнутри, - сказал Сэвидж. - Это похоже на нападение на замок или крепость. Объединение различных методов нападения может быть более эффективным, чем использование одного подхода».
Памела Йе предложила ассоциацию: «Целое может быть намного больше или намного меньше, чем сумма его частей, так часто происходит с бейсбольной или баскетбольной командой». (В качестве примера она привела решительную победу в 2004 году в НБА «Детройт Пистонс» - сплоченной команды без суперзвезд - над командой «Лос-Анджелес Лейкерс», которая стала залом славы Коби Брайанта, Шакил О'Нил, Карл Мэлоун и Гэри Пейтон).
Йе добавила, что, хотя результаты очень многообещающие, комбинации лекарств были протестированы только в лабораторных условиях и, вероятно, есть по крайней мере несколько лет до того момента, когда они начнут тестироваться на людях.
«С появлением антибиотикорезистентности, угрожающей вернуть медицинскую помощь в эпоху до антибиотиков, способность более разумно использовать комбинации существующих лекарств, которые по отдельности теряют силу, приветствуется, - сказал Майкл Курилла, директор отдела клинических инноваций в Национальном институте здравоохранения/Национальном центре по продвижению трансляционной науки. - Эта работа ускорит тестирование у людей многообещающих комбинаций антибиотиков, нацеленных на бактериальные инфекции, для борьбы с которыми мы плохо оснащены на сегодняшний день».
Исследователи создают программное обеспечение с открытым доступом, основанное на их работе, которую они планируют предоставить другим ученым в следующем году. Программное обеспечение позволит другим ученым анализировать различные комбинации антибиотиков, изучаемые биологами Калифорнийского университета и вводить данные из собственных исследований комбинаций лекарственных средств.
Использование структуры MAGIC
Одним из компонентов программного обеспечения является математическая формула для анализа взаимодействия нескольких факторов, которую ученые разработали в рамках исследований. Они называют это «математическим анализом для общих взаимодействий компонентов» («mathematical analysis for general interactions of components») 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.
Савидж сказал, что он планирует использовать концепции из этой структуры в текущих исследованиях о влиянии температуры, дождя, света и других факторов на тропические леса Амазонки.
Он, Йе и Мирта Галесик - профессор социальной динамики человека в Институте Санта-Фе - также используют MAGIC в исследовании того, как на формирование идей людей влияют их родители, друзья, школы, СМИ и другие учреждения - и как эти факторы взаимодействуют.
«Этот метод отлично сочетается с нашим интересом к взаимодействующим компонентам», - сказала Йе.
[Фото: eurekalert.org, rg.ru]. На фото ученые Памела Йе (слева) и Элиф Текин (справа)
