Новая модель предсказывает развитие устойчивости бактерий к антибиотикам

Учёные из Университета Уппсалы в сотрудничестве с коллегами из Кёльна (Германия) показали, что с помощью теоретических моделей метаболизма и размножения бактерий можно предсказать тип устойчивости, который разовьётся у бактерий при воздействии антибиотиков. Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology and Evolution.

Понимание того, как быстро и какими механизмами бактерии развивают устойчивость, а также как эта устойчивость влияет на их рост и патогенность, крайне важно для медицинских и фармацевтических исследований.

Такое знание позволило бы лучше отслеживать и замедлять появление резистентности, продлевая период эффективности антибиотиков. Оно также открыло бы возможности для создания новых типов антибиотиков и методов лечения с меньшим риском развития устойчивости.

В новом исследовании учёные создали теоретическую модель, связывающую степень и тип развиваемой бактерией устойчивости с её способностью к росту и делению. Эксперименты показали, что чем более устойчивой становилась бактерия, тем больше ухудшалась её способность к усвоению питательных веществ.

Эта ранее не наблюдавшаяся связь позволила предсказать, какие типы мутаций возникнут и какой уровень устойчивости они обеспечат при воздействии различных доз антибиотиков. Результаты показали, что низкая доза антибиотика вызывала появление мутаций одного типа, а высокая концентрация приводила к изменениям другого рода.

Эта работа — первый шаг к разработке моделей, связывающих метаболизм и рост бактерий с механизмами устойчивости, что открывает путь к предсказанию изменений бактерий под действием антибиотиков. Результаты также демонстрируют важность сочетания теоретических моделей с экспериментальным анализом для понимания оптимизации бактериального метаболизма в различных условиях роста.