«Эти результаты позволяют измерить толерантность, которая ранее в значительной степени игнорировалась в клинических условиях», — говорит старший автор исследования профессор Натали Балабан, профессор физики Джозефа и Сэди Дансигер в Еврейском университете в Иерусалиме. «Регулярное измерение толерантности может предоставить ценную информацию о продолжительности лечения антибиотиками, уменьшая вероятность как недостаточного, так и чрезмерного лечения. Кроме того, данные, собранные на основе таких измерений, могут дать оценку того, насколько широко распространено явление толерантности на самом деле, а именно: в настоящее время полностью неизвестно ".По данным Всемирной организации здравоохранения, устойчивость к антибиотикам является одной из самых больших угроз для глобального здоровья и ставит под угрозу достижения современной медицины. Из-за селективного давления патогены приобретают устойчивость за счет мутаций, которые делают антибиотик менее эффективным, например, препятствуя способности лекарства связываться с его мишенью.
В настоящее время врачи определяют, какой антибиотик и дозу назначить, оценивая уровни резистентности, используя стандартный показатель, называемый минимальной ингибирующей концентрацией (МИК) — минимальная концентрация лекарства, необходимая для предотвращения роста бактерий.Хотя устойчивые штаммы продолжают расти, несмотря на воздействие высоких концентраций лекарств, толерантные штаммы могут выдерживать летальные концентрации антибиотика в течение длительного периода времени, прежде чем поддаться его воздействию. Толерантность часто связана с неудачей лечения и рецидивом, и это считается ступенькой на пути к развитию устойчивости к антибиотикам. Но в отличие от резистентности толерантность плохо изучена и в настоящее время не оценивается в медицинских учреждениях.
«Отсутствие количественной меры означает, что этот аспект лечения в значительной степени зависит от опыта отдельного врача или сообщества», — говорит первый автор Ашер Браунер, аспирант лаборатории Балабана в Институте физики Рака Еврейского университета. «Это может привести к тому, что лечение будет либо слишком коротким, увеличивая риск рецидива и развития резистентности, либо слишком долгим, вызывая ненужные побочные эффекты, выброс отходов антибиотиков в окружающую среду и дополнительные расходы».Чтобы решить эту проблему, Балабан и ее команда разработали метрику терпимости, называемую минимальной продолжительностью убийства 99% населения (MDK99).
Протокол, который может выполняться вручную или с использованием автоматизированной роботизированной системы, включает в себя воздействие антибиотиков на популяцию из примерно 100 бактерий в отдельных микропланшетах в течение различных периодов времени с одновременным определением наличия или отсутствия выживших.Исследователи применили MDK99 к шести штаммам Escherichia coli, которые показали уровни переносимости от 2 до 23 часов при лечении ампициллином. MDK99 также облегчает измерение особого случая толерантности, известного как зависимая от времени стойкость — присутствие временно спящих субпопуляций бактерий, которые погибают медленнее, чем большинство быстрорастущих популяций. Как и другие формы толерантности, зависящая от времени персистенция может привести к рецидивирующим инфекциям, потому что несколько выживших бактерий могут быстро расти, чтобы пополнить всю популяцию после прекращения лечения антибиотиками.
«Из этого можно сделать вывод, что важно пройти предписанный курс лечения антибиотиками даже после исчезновения симптомов», — говорит Балабан. «Частичное лечение дает толерантность и постоянство мутаций селективным преимуществом, а это, в свою очередь, ускоряет развитие резистентности».В будущих исследованиях Балабан и ее команда будут использовать MDK99 для изучения эволюции толерантности у пациентов.
Более того, способность систематически определять уровень переносимости штаммов в лаборатории может облегчить исследования в этой области. «Если MDK99 внедрен в клинических микробиологических лабораториях больниц, он может обеспечить эффективную классификацию бактериальных штаммов на толерантные, устойчивые или стойкие, помогая принимать решения о лечении», — говорит Балабан. «В конце концов, понимание толерантности и поиск способов борьбы с ней может значительно снизить постоянно растущий риск сопротивления».
