_ Medicamentele care nu sunt antibiotice pot ucide și bacteriile . O nouă metodă evidențiază modul în care

Istoria umană a fost schimbată pentru totdeauna odată cu descoperirea antibioticelor în 1928. Bolile infecțioase precum pneumonia, tuberculoza și sepsisul au fost răspândite și letale până când penicilina le-a făcut tratabile. Procedurile chirurgicale care odată au venit cu un risc ridicat de infecție au devenit mai sigure și mai de rutină. Antibioticele au marcat un moment triumfător în știință care a transformat practica medicală și a salvat nenumărate vieți.

Dar antibioticele au un avertisment inerent: atunci când sunt suprautilizate, bacteriile pot dezvolta rezistență la aceste medicamente. Organizația Mondială a Sănătății a estimat că aceste superbacterii au cauzat 1,27 milioane de decese în întreaga lume în 2019 și probabil că vor deveni o amenințare tot mai mare pentru sănătatea publică globală în următorii ani.

Noile descoperiri ajută oamenii de știință să facă față acestei provocări în domeniul inovator. moduri. Studiile au descoperit că aproape un sfert dintre medicamentele care în mod normal nu sunt prescrise ca antibiotice, cum ar fi medicamentele utilizate pentru tratarea cancerului, diabetului și depresiei, pot ucide bacteriile în dozele prescrise de obicei pentru oameni.

Înțelegerea mecanismelor. care stă la baza modului în care anumite medicamente sunt toxice pentru bacterii poate avea implicații de anvergură pentru medicină. Dacă medicamentele neantibiotice vizează bacteriile în moduri diferite față de antibioticele standard, ele ar putea servi drept indicii în dezvoltarea de noi antibiotice. Dar dacă non-antibioticele ucid bacteriile în moduri similare cu antibioticele cunoscute, utilizarea lor prelungită, cum ar fi în tratamentul bolilor cronice, ar putea promova din neatenție rezistența la antibiotice.

În cercetarea noastră recent publicată, eu și colegii mei am dezvoltat un o nouă metodă de învățare automată care nu numai că a identificat modul în care non-antibioticele ucid bacteriile, dar poate ajuta și la găsirea de noi ținte bacteriene pentru antibiotice.

Numărăți oameni de știință și medici din întreaga lume abordează problema rezistenței la medicamente, inclusiv eu și colegii mei. la Mitchell Lab de la UMass Chan Medical School. Folosim genetica bacteriilor pentru a studia care mutații le fac bacteriile mai rezistente sau mai sensibile la medicamente.

Când echipa mea și cu mine am aflat despre activitatea antibacteriană pe scară largă a nonantibioticelor, am fost consumați de provocarea pe care o reprezenta: să-mi dau seama cum aceste medicamente ucid bacteriile.

Pentru a răspunde la această întrebare, am folosit o tehnică de screening genetic dezvoltată recent de colegii mei pentru a studia modul în care medicamentele împotriva cancerului vizează bacteriile. Această metodă identifică genele specifice și procesele celulare care se modifică atunci când bacteriile suferă mutații. Monitorizarea modului în care aceste schimbări influențează supraviețuirea bacteriilor le permite cercetătorilor să deducă mecanismele pe care le folosesc aceste medicamente pentru a ucide bacteriile.

Am colectat și analizat aproape 2 milioane de cazuri de toxicitate între 200 de medicamente și mii de bacterii mutante. Folosind un algoritm de învățare automată pe care l-am dezvoltat pentru a deduce asemănări între diferite medicamente, am grupat medicamentele împreună într-o rețea în funcție de modul în care au afectat bacteriile mutante.

Hărțile mele au arătat clar că antibioticele cunoscute au fost grupate strâns împreună de clasele lor cunoscute de mecanisme de ucidere. De exemplu, toate antibioticele care vizează peretele celular – stratul protector gros care înconjoară celulele bacteriene – au fost grupate împreună și bine separate de antibioticele care interferează cu replicarea ADN-ului bacteriilor.

În mod intrigant, când am adăugat medicamente neantibiotice la mine. analiză, au format hub-uri separate de antibiotice. Acest lucru indică faptul că medicamentele neantibiotice și antibiotice au moduri diferite de a ucide celulele bacteriene. Deși aceste grupări nu dezvăluie modul în care fiecare medicament ucide în mod specific antibioticele, ele arată că cele grupate împreună funcționează probabil în moduri similare.

Ultima piesă a puzzle-ului – dacă am putea găsi noi ținte de medicamente în bacterii pentru a le ucide – a venit din cercetările colegului meu Carmen Li. Ea a crescut sute de generații de bacterii care au fost expuse la diferite medicamente nonantibiotice prescrise în mod normal pentru a trata anxietatea, infecțiile cu paraziți și cancerul. Secvențierea genomilor bacteriilor care au evoluat și s-au adaptat prezenței acestor medicamente ne-a permis să identificăm proteina bacteriană specifică pe care triclabendazolul - un medicament folosit pentru a trata infecțiile cu paraziți - vizează pentru a ucide bacteriile. Important este că antibioticele actuale nu vizează de obicei această proteină.

În plus, am descoperit că alte două nonantibiotice care au folosit un mecanism similar cu triclabendazolul vizează, de asemenea, aceeași proteină. Acest lucru a demonstrat puterea hărților mele de similitudine a medicamentelor de a identifica medicamentele cu mecanisme de ucidere similare, chiar și atunci când acel mecanism era încă necunoscut.

Descoperirile noastre oferă cercetătorilor mai multe oportunități de a studia modul în care medicamentele neantibiotice funcționează diferit de antibioticele standard. Metoda noastră de cartografiere și testare a medicamentelor are, de asemenea, potențialul de a aborda un blocaj critic în dezvoltarea antibioticelor.

Căutarea de noi antibiotice implică, de obicei, alocarea de resurse considerabile în screening-ul a mii de substanțe chimice care ucid bacteriile și pentru a afla cum funcționează acestea. . S-a descoperit că majoritatea acestor substanțe chimice funcționează în mod similar cu antibioticele existente și sunt aruncate.

Lucrările noastre arată că combinarea screening-ului genetic cu învățarea automată poate ajuta la descoperirea acul chimic din carul de fân care poate ucide bacteriile în moduri pe care cercetătorii le-au refugiat. nu a fost folosit înainte. Există diferite moduri de a ucide bacteriile pe care nu le-am exploatat încă și există încă drumuri pe care le putem lua pentru a combate amenințarea infecțiilor bacteriene și a rezistenței la antibiotice.

Acest articol este republicat din The Conversation under a Creative. Licență comună. Citiți articolul original.

(Fluierul)