Устойчивость к антибиотикам и необходимость персонализированного лечения

Устойчивость к антибиотикам — растущая проблема в лечении инфекционных заболеваний. Бактерии становятся устойчивыми, приобретая или мутируя гены, позволяющие им выживать при воздействии антибиотиков. Однако это преимущество в присутствии лекарств часто оборачивается для бактерий "стоимостью" в их отсутствие, поскольку резистентность затрагивает гены, важные для жизнедеятельности клетки.

До сих пор знания об этом процессе основывались на исследованиях в искусственных системах. Чтобы восполнить пробел, команда исследователей под руководством Изабель Гордо использовала мышей в качестве модели. Учёные выявили, что в кишечнике после введения антибиотиков конкуренция за выживание демонстрирует очень разную динамику во времени в зависимости от конкретного организма-хозяина. Одна и та же устойчивость приводит к разным исходам: у одного индивида бактерия имеет низкую способность выживать без антибиотиков, а у другого — высокую.

Используя бактерию Escherichia coli, исследователи обнаружили, что различия в "стоимости" устойчивости для бактерии обусловлены различиями в кишечной флоре (микробиоте) каждого хозяина. "Мы наблюдали, что у мышей без микробиоты нет различий в динамике выживания устойчивых бактерий — они всегда страдают и не способны выжить", — объясняет Изабель Гордо. Напротив, у мышей с разнообразной кишечной флорой наблюдалась "большая вариабельность в динамике выживания резистентных бактерий, специфичная для каждого хозяина, что устанавливает причинно-следственную связь между индивидуальной микробиотой и выживанием устойчивых к антибиотикам бактерий".

Для понимания этих результатов был использован математический модель, симулирующая, как индивидуальные свойства микробиоты могут объяснять разные "издержки" устойчивости в каждом организме. Помимо объяснения наблюдаемого в кишечнике мышей эффекта, модель предсказывает, что "со временем, по мере стабилизации микробиоты после введения антибиотиков, устойчивость должна исчезнуть у всех хозяев, если только бактерии не компенсируют негативные эффекты, вызванные самой устойчивостью. Предсказания показывают, что даже приобретение компенсаторных механизмов зависит от состава микробиоты каждого индивида", — уточняет Массимо Амиконе, соавтор исследования.

Эти результаты были позже подтверждены экспериментально на мышах, что подчёркивает "сильно персонализированный характер того, как может происходить выживание и поддержание устойчивых к антибиотикам бактерий в каждом из нас", — говорят Луиш Кардозу и Пауло Дуран, также соавторы исследования.

Следующие шаги включают "поиск ахиллесовой пяты устойчивых бактерий в кишечнике, направление исследований, которое мы развиваем с нескольких сторон", — объясняет Изабель Гордо. "По крайней мере, одна из наших гипотез даёт отличные результаты: даже при колонизации кишечника в наименее благоприятных условиях нам удаётся устранять их быстрее!" — делится исследовательница.