Картирование эффектов мутаций у устойчивых к антибиотикам бактерий

Исследователи из Лейденского института биологии (IBL) и Лейденского академического центра исследований лекарственных средств (LACDR) под руководством Даниэля Розена и Кун ван Хасселта изучили эффекты мутаций у устойчивых к антибиотикам бактерий. Их работа опубликована в журнале PNAS.

Распространение устойчивых к антибиотикам бактерий — глобальная проблема. Ежегодно от её последствий умирает около 700 000 человек.

Сопутствующая чувствительность

Устойчивость к антибиотикам часто возникает из-за мутаций в генах. Иногда бактерия, развившая устойчивость к одному антибиотику, становится более чувствительной к другому. Это явление называется сопутствующей чувствительностью (collateral sensitivity). Его можно потенциально использовать для предотвращения развития устойчивости и борьбы с резистентными бактериями.

Междисциплинарное сотрудничество

Наличие сопутствующей чувствительности зависит от мутации, вида бактерии и типа антибиотиков. Исследователи объединили экспериментальные данные о влиянии мутаций на степень устойчивости с компьютерным моделированием.

Моделирование на виртуальных пациентах

С помощью математических моделей учёные смоделировали заражение виртуальных пациентов бактериями. Это позволяет изучить все факторы, влияющие на развитие инфекции и резистентности, по отдельности. Цель — лучше понять потенциальные эффекты использования сопутствующей чувствительности для подавления развития устойчивости у пациентов.

Использование компьютерных моделей — первый шаг к переводу лабораторных экспериментов в методы лечения. По словам исследователей, сопутствующая чувствительность может снизить количество антибиотиков, необходимых для борьбы с инфекциями, что важно, поскольку высокие дозы некоторых антибиотиков вредны для человека.

Обратная сторона явления

Прежде чем использовать сопутствующую чувствительность в лечении, необходимо больше исследований. Это явление встречается нечасто, а может возникать и сопутствующая резистентность (collateral resistance), когда устойчивость к одному антибиотику приводит к большей устойчивости к другому. Например, это часто наблюдается у бактерии E. coli.

Необходимо сначала картировать эффекты мутаций у множества видов бактерий, чтобы получить инструменты для борьбы с распространением антибиотикорезистентности.