Simpel metode måler, hvor længe bakterier kan vente på antibiotika

Et stigende antal patogener udvikler resistens over for et eller flere antibiotika, truer vores evne til at behandle infektionssygdomme. Ifølge en undersøgelse offentliggjort 20. juni i Biofysisk tidsskrift , en simpel ny metode til at måle den tid, det tager at dræbe en bakteriepopulation, kunne forbedre klinikernes evne til effektivt at behandle antimikrobielle-tolerante stammer, der er på vej til at blive resistente.

"Disse fund tillader måling af tolerance, som tidligere i vid udstrækning er blevet overset i de kliniske omgivelser, " siger seniorundersøgelsesforfatter Nathalie Balaban fra The Hebrew University of Jerusalem. "Rutinemæssig måling af tolerance kan give værdifuld information om varigheden af ​​antibiotikabehandlinger, reducerer risikoen for både under- og overbehandling. Desuden, data indsamlet fra sådanne målinger kunne give et skøn over, hvor udbredt fænomenet tolerance egentlig er, som i øjeblikket er fuldstændig ukendt."

Ifølge Verdenssundhedsorganisationen, antibiotikaresistens er en af ​​de største trusler mod global sundhed og sætter resultaterne af moderne medicin i fare. På grund af selektivt pres, patogener opnår resistens gennem mutationer, der gør antibiotika mindre effektivt, for eksempel, ved at forstyrre et lægemiddels evne til at binde sig til sit mål. I øjeblikket, klinikere bestemmer, hvilket antibiotikum og hvilken dosis, der skal ordineres, ved at vurdere resistensniveauer ved hjælp af en rutinemåling kaldet minimum hæmmende koncentration (MIC) - den minimale lægemiddelkoncentration, der kræves for at forhindre bakteriel vækst.

Selvom resistente stammer fortsat vokser på trods af udsættelse for høje lægemiddelkoncentrationer, tolerante stammer kan overleve dødelige koncentrationer af et antibiotikum i lang tid, før de bukker under for dets virkninger. Tolerance er ofte forbundet med behandlingssvigt og tilbagefald, og det betragtes som et springbræt mod udviklingen af ​​antibiotikaresistens. Men i modsætning til modstand, tolerance er dårligt forstået og evalueres i øjeblikket ikke i sundhedsvæsenet.

"Manglen på et kvantitativt mål betyder, at dette aspekt af behandlingen i høj grad afhænger af den enkelte læges eller samfundets erfaringer, " siger førsteforfatter Asher Brauner, en ph.d.-studerende i Balabans laboratorium. "Dette kan føre til, at behandlingen enten bliver for kort, øger risikoen for tilbagefald og udvikling af resistens, eller alt for længe, unødigt forårsage bivirkninger, frigivelse af antibiotikaaffald til miljøet, og ekstra omkostninger. "

For at løse dette problem, Balaban og hendes team udviklede en tolerancemåling kaldet minimumsvarigheden for at dræbe 99 % af befolkningen (MDK99). Protokollen, som kan udføres manuelt eller ved hjælp af et automatiseret robotsystem, involverer at udsætte populationer af cirka 100 bakterier i separate mikrobrøndplader for forskellige koncentrationer af antibiotika i forskellige tidsperioder, mens man bestemmer tilstedeværelsen eller manglen på overlevende.

Forskerne anvendte MDK99 på seks Escherichia coli stammer, som viste toleranceniveauer i området fra 2 til 23 timer under ampicillinbehandling. MDK99 letter også målinger af et særligt tilfælde af tolerance kendt som tidsafhængig persistens - tilstedeværelsen af ​​forbigående sovende subpopulationer af bakterier, der dræbes langsommere end størstedelen af ​​den hurtigt voksende befolkning. Ligesom andre former for tolerance, tidsafhængig persistens kan føre til tilbagevendende infektioner, fordi de få overlevende bakterier hurtigt kan vokse til at genopbygge hele befolkningen, når antibiotikabehandlingen stopper.

"En meddelelse herfra er, at det er vigtigt at gennemføre et antibiotikabehandlingsforløb som foreskrevet, selv efter symptomernes forsvinden, " siger Balaban. "Delvis behandling giver tolerance- og persistensmutationer en selektiv fordel, og disse, på tur, fremskynde udviklingen af ​​resistens."

I fremtidige undersøgelser, Balaban og hendes team vil bruge MDK99 til at studere udviklingen af ​​tolerance hos patienter. I øvrigt, evnen til systematisk at bestemme toleranceniveauet for stammer i laboratoriet kunne lette forskningen på området. "Hvis det implementeres i kliniske mikrobiologiske laboratorier på hospitaler, MDK99 kunne muliggøre effektiv klassificering af bakteriestammer som tolerante, modstandsdygtig, eller vedvarende, hjælper med at vejlede behandlingsbeslutninger, "Siger Balaban." Til sidst, At forstå tolerance og finde en måde at bekæmpe den på kan reducere den stadigt voksende risiko for resistens betydeligt."