一項新發(fā)表的研究詳細介紹了一組研究人員如何將耐藥細菌恢復(fù)為耐藥前狀態(tài)。

加州大學(xué)默塞德分校的生物學(xué)家Miriam Barlow和美國大學(xué)的數(shù)學(xué)家克里斯蒂娜·克羅納（Kristina Crona）進行了測試，發(fā)現(xiàn)了一種使細菌恢復(fù)到耐藥前狀態(tài)的方法。在開放存取期刊《 PLOS ONE》上發(fā)表的研究中，他們展示了如何逆轉(zhuǎn)細菌的進化并驗證用于對抗包括青霉素在內(nèi)的常見感染的15種抗生素家族的治療選擇。

他們的工作可能會對試圖通過“抗生素循環(huán)”阻止患者感染的醫(yī)生產(chǎn)生重大影響，在這種循環(huán)中，使用了幾種不同的抗生素。

巴洛說：“醫(yī)生在輪換使用抗生素時并沒有采取有序的方法。”“醫(yī)生將受益于經(jīng)過驗證的輪換系統(tǒng)。我們的目標是找到醫(yī)生可以依靠的精確，有序的抗生素使用時間表，并知道最終耐藥性將被逆轉(zhuǎn)，并且抗生素
將起作用。

當細菌生長得足夠強大以至于抗生素不再起作用時，這可能是生死攸關(guān)的問題。最近，在羅納德·里根（Ronald Reagan）加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）醫(yī)療中心，用于患者手術(shù)的醫(yī)療范圍內(nèi)帶有耐藥菌，造成2人死亡和7人受傷。根據(jù)疾病控制與預(yù)防中心的數(shù)據(jù)，在美國，每年有超過200萬人感染對抗生素具有抗藥性的疾病，至少有23,000人因此而死亡。

對抗生素的抗性是細菌進化的自然組成部分，鑒于細菌的多種類型和人類宿主的易感性，這是不可避免的。為了補償細菌的進化，在重癥監(jiān)護室中與感染作斗爭的醫(yī)生可能會減少，旋轉(zhuǎn)或停用不同的抗生素，以使其在短期內(nèi)有效。

來自UC Merced，American和UC Berkeley的研究人員一直在探索發(fā)現(xiàn)如何逆轉(zhuǎn)藥物環(huán)境中的耐藥性的方法。他們通過將實驗室工作與數(shù)學(xué)和計算機技術(shù)相結(jié)合來做到這一點。

“我們對人類基因組以及細菌的測序?qū)W到了很多，” Crona說。“科學(xué)家現(xiàn)在擁有大量數(shù)據(jù)，但是他們需要弄清楚它們。數(shù)學(xué)幫助人們做出解釋，尋找模式并深入了解醫(yī)學(xué)應(yīng)用。”

具有挑戰(zhàn)性的工作取得重要成果

在實驗室中產(chǎn)生細菌后，研究人員將它們暴露于15種不同的抗生素下并測量了它們的生長速度。從那里，他們使用適當命名的“ Time Machine”軟件計算了使細菌恢復(fù)到無害狀態(tài)的突變概率。

在任何藥物環(huán)境中管理抗藥性都極為困難，因為細菌進化得如此之快，經(jīng)過許多突變后變得高度抗藥。為了找到最佳的循環(huán)策略，研究人員一次輪流測試了多達六種藥物，并找到了逆轉(zhuǎn)耐藥細菌進化的最佳計劃。

“這表明了抗生素的循環(huán)工作。作為一種醫(yī)療應(yīng)用，醫(yī)生可以采取更具戰(zhàn)略性的方法，”克羅納說。“發(fā)現(xiàn)抗生素循環(huán)的最佳計劃提出了數(shù)學(xué)上的挑戰(zhàn)。數(shù)學(xué)家將需要創(chuàng)建算法，以破譯針對大量抗生素和細菌的最佳計劃。”

研究人員希望接下來在臨床環(huán)境中測試治療路徑，與醫(yī)生合作旋轉(zhuǎn)抗生素以最大程度地發(fā)揮其功效。

巴洛說：“這項工作表明，如果我們明智地使用抗生素，仍然有希望。”“在該領(lǐng)域的更多研究和更多研究經(jīng)費將使更全面地探索各種選擇成為可能。”

出版物：Portia M. Mira等人，“抗生素治療計劃的合理設(shè)計：《控制進化和逆轉(zhuǎn)阻力的治療策略》，PLOS One，2015年； DOI：10.1371 / journal.pone.0122283

圖片：iStock，UC Merced