Исследование, опубликованное в журнале Royal Society Interface, показало, что комбинации трех разных антибиотиков часто могут преодолеть устойчивость бактерий к антибиотикам, даже если ни один из трех антибиотиков по отдельности — или даже два из трех вместе — неэффективны.Исследователи вырастили бактерии E. coli в лаборатории и обработали образцы комбинациями одного, двух и трех антибиотиков из группы из 14 препаратов. Биологи изучали, насколько эффективно каждая возможная комбинация лекарств убивает бактерии.
Некоторые комбинации убили 100 процентов бактерий, в том числе 94 из 364 групп из трех препаратов, протестированных исследователями. По словам Памелы Йе, старшего автора статьи и доцента кафедры экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, вероятность успеха могла бы быть еще выше, если бы исследователи протестировали более высокие дозы препаратов.Элиф Текин, ведущий автор статьи и аспирант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, помогла создать сложную схему, которая позволила ученым определить, когда добавление третьего антибиотика дает новые эффекты, которых не удалось достичь комбинацией всего двух препаратов.«Три антибиотика могут изменить динамику», — сказала она. «Не многие ученые осознают, что комбинации из трех препаратов могут иметь действительно полезные эффекты, которые они не могли бы предсказать даже при совместном изучении всех пар антибиотиков».
Различные классы антибиотиков используют разные механизмы борьбы с бактериями. Один класс, который включает амоксициллин, убивает бактерии, не позволяя им образовывать клеточные стенки. Другой разрушает их плотно свернутую ДНК.
Третий подавляет их способность производить белки. Но было мало предыдущих исследований, показывающих, что комбинации трех антибиотиков могут быть более эффективными вместе, чем любые два из них.«Люди склонны думать, что вам не нужно понимать взаимодействия, выходящие за рамки пар», — сказал Ван Сэвидж, соавтор статьи и доцент кафедры экологии, эволюционной биологии и биоматематики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Мы обнаружили, что это не всегда так».Исследователи объединили методы биологии и математики, чтобы определить, какие группы антибиотиков будут наиболее эффективными.
«Три антибиотика необходимо выбирать систематически и рационально», — сказал Йе.В дополнение к выявлению определенных комбинаций, которые были более эффективными, чем ожидали исследователи, анализ показал, что добавление третьего антибиотика иногда делало комбинацию лекарств менее сильной, а иногда и гораздо меньшей, сказала она.Йе сказал, что результаты могут быть одним из средств борьбы с тем, что стало серьезной угрозой для здоровья населения, но для преодоления лекарственной устойчивости потребуется полный арсенал.
«Нам нужна разумная политика, чтобы остановить чрезмерное использование антибиотиков, врачи, чтобы разумно прописывать антибиотики, сельское хозяйство, чтобы прекратить чрезмерное использование антибиотиков, и исследователи для разработки новых антибиотиков», — сказала она. «Нам нужно атаковать эту проблему со всех сторон. Мы думаем, что наш вклад выиграет время для исследователей, чтобы лучше использовать существующие лекарства, и для политиков, чтобы разработать более эффективную политику в отношении использования антибиотиков».
Еще одно преимущество комбинаций из трех препаратов заключается в том, что они могут позволить врачам назначать более низкие дозы каждого антибиотика, что может уменьшить побочные эффекты.Исследователи планируют сделать доступным программное обеспечение с открытым доступом, которое позволит другим ученым и клиницистам решать, какие комбинации антибиотиков будут наиболее эффективными.
Йе сказал, что подход команды также может быть использован для изучения взаимодействия четырех или более фармацевтических препаратов, и аналогичная математическая структура может быть использована для лучшего понимания изменения климата (например, для понимания того, как взаимодействуют температура, осадки, влажность и кислотность океанов). и другие научные вопросы, имеющие три или более ключевых фактора.