Kan forskare lära sig att kringgå superbugs läkemedelsresistens?
När bakterier blir resistenta mot antibiotikabehandlingar utgör detta ett viktigt hot mot hälsan, eftersom infektioner blir mycket svåra - och ibland omöjliga - att behandla. Men kunde en ny strategi framgångsrikt identifiera svagheten hos superbugs?
Antibiotikaresistens, definierad av bakteriens brist på mottaglighet för läkemedel som annars skulle vara effektiva mot dem, har stadigt blivit ett betydande problem på global nivå, med forskare som ofta hänvisar till det som en kris.
Forskare har arbetat för att hitta lösningar för denna kris och föreslagit så olika strategier som att använda bakteriedödande virus eller föreningar härrörande från tranbär för att attackera läkemedelsresistenta bakterier eller "superbugs".
Mest forskning om antibiotikaresistens har fokuserat på att utveckla nya farmaceutiska föreningar eller helt nya behandlingar som inte är baserade på kända antibiotika.
Men forskare bakom en ny studie från Emory Antibiotic Resistance Center vid Emory University School of Medicine i Atlanta, GA, tror att gamla läkemedel kan användas på nya sätt för att vinna loppet mot superbugs.
Studiens författare förklarar att många bakterier har en typ av resistens som kallas "heteroresistance", som många forskare fortfarande kämpar för att definiera exakt.
Men i stort sett avser heteroresistens ett fenomen där en delpopulation inom en större bakteriepopulation utvecklar resistens mot antibiotikumet (eller antibiotika) som andra bakterier i samma befolkning svarar på.
Eftersom endast ett fåtal bakterier inom en befolkning är läkemedelsresistenta kan läkare ha svårt att upptäcka dessa fall med regelbundna laboratorietester i fallet med heteroresistens.
"Vi kan tänka på heteroresistens som bakterier som är" halvresistenta ", förklarar studiens medförfattare David Weiss, Ph.D. ”När du tar bort antibiotikan går de resistenta cellerna tillbaka till att bara vara en liten del av gruppen. Det är därför de är svåra att se i de tester som sjukhus brukar använda, fortsätter han.
Weiss och kollegor tror att framgångsrik identifiering av heteroresistance kan hjälpa läkare och forskare att identifiera vilka antibiotikakombinationer som fungerar bäst för att besegra en blandad population av mottagliga och läkemedelsresistenta bakterier.
Hittills har laboratorieexperiment och forskning i musmodeller - som utredarna presenterar i Naturmikrobiologi - föreslå att detta tillvägagångssätt verkligen kan hjälpa till att vända tabellerna mot svårspårade antibiotikaresistenta bakterier.
Använder du läkemedelsresistens mot bakterierna?
I den aktuella studien analyserade forskargruppen 104 bakterieprover (isolat) som erhölls genom Multi-site Gram-negative Surveillance Initiative, ett program som drivs av Centers for Disease Control and Prevention (CDC), med fokus på karbapenemresistent. Enterobacteriaceae.
Forskarna använde proverna för att identifiera multiresistenta bakterier. Bland deras prover visade över 85% av bakterierna resistens mot minst två olika antibiotika.
Men Weiss och kollegor fann att i heteroresistensen låg lösningen: När de kombinerade de två antibiotika som en bakteriepopulation var resistent mot var blandningen effektivare för att döda befolkningen.
Varför? För inom den multiresistenta populationen var olika delpopulationer resistenta mot olika antibiotika, vilket innebar att olika läkemedel lyckades rikta in sig på olika bakterier.
Forskarna testade också sin metod på två isolat av pannresistent Klebsiella pneumoniae bakterier, varav en hade samlats in från en patient som dog på sjukhuset 2016 av infektion med superbug.
Fallet orsakade larm vid den tiden, eftersom den stam av K. pneumoniae, senare kallad Nevada-2016, visade resistens mot 26 antibiotika, inklusive det extremt starka läkemedelskolistinet.
I laboratorieexperiment visade en kultur i Nevada-2016 heteroresistens mot två antibiotika. Men när utredarna attackerade bakterierna med en kombination av dessa antibiotika, avtog bakterierna.
Teamet utförde också några tester på möss som de hade infekterat med en annan heteroresistent - och dödlig - stam av K. pneumoniae, AR0040. Forskarna identifierade läkemedelskombinationen som matchade AR0040: s heteroresistens och behandlade sedan mössen med den och botade dem för den farliga infektionen.
"Kasta inte drogen i papperskorgen"
Att titta närmare på heteroresistens kan belysa fler aspekter av antibiotikaresistens och hjälpa till att identifiera lovande sätt att bekämpa det.
Idén att använda antibiotikakombinationer för att bekämpa envisa bakterier är inte alls ny, men studier som den nuvarande belyser varför och hur denna strategi kan vara effektiv.
Således förklarar författarna i sin uppsats: "Multipel heteroresistens kan förklara en betydande andel av antibiotikakombinationer som tidigare identifierats som synergistiska [arbetar i samklang]."
Om heteroresistens mot mer än ett antibiotikum skulle kombineras i en bakteriestam noterar Weiss dock att metoden i den aktuella studien skulle vara ineffektiv.
Ändå menar forskarna för tillfället att fortsätta sina experiment och se hur framgångsrikt deras tillvägagångssätt kan vara när det gäller andra bakterier med heteroresistens.
”Vi säger: Kasta inte dessa droger i papperskorgen, de kan fortfarande ha någon nytta. De måste bara användas i kombination med andra för att göra det. ”
David Weiss, Ph.D.
Medan "Vi kan inte berätta på förhand vilken kombination som kommer att fungera [eftersom] det inte finns någon magisk kombination", säger Weiss, att testa bakteriestammar för att räkna ut effektiva läkemedelsblandningar "skiljer sig inte så mycket från att testa bakteriestammar för resistens till enskilda antibiotika ändå ”, vilket gör denna strategi pragmatiskt livskraftig.
