Können Wissenschaftler lernen, die Arzneimittelresistenz von Superbugs zu umgehen?
Wenn Bakterien gegen Antibiotika resistent werden, stellt dies eine wichtige Gefahr für die Gesundheit dar, da Infektionen sehr schwer - und manchmal unmöglich - zu behandeln sind. Aber könnte eine neue Strategie die Schwachstelle von Superbugs erfolgreich identifizieren?
Antibiotikaresistenz, definiert durch die mangelnde Anfälligkeit von Bakterien für Medikamente, die sonst gegen sie wirksam wären, ist auf globaler Ebene zu einem bedeutenden Problem geworden, das von Wissenschaftlern häufig als Krise bezeichnet wird.
Forscher haben daran gearbeitet, Lösungen für diese Krise zu finden, und Strategien vorgeschlagen, die so vielfältig sind wie die Verwendung von bakterientötenden Viren oder Verbindungen aus Preiselbeeren, um arzneimittelresistente Bakterien oder „Superbugs“ anzugreifen.
Die meisten Forschungen zur Antibiotikaresistenz konzentrierten sich auf die Entwicklung neuer pharmazeutischer Verbindungen oder völlig neuer Behandlungen, die nicht auf bekannten Antibiotika basieren.
Forscher, die hinter einer neuen Studie des Emory Antibiotic Resistance Center der Emory University School of Medicine in Atlanta, GA, stehen, glauben jedoch, dass alte Medikamente auf neue Weise eingesetzt werden könnten, um das Rennen gegen Superbugs zu gewinnen.
Die Autoren der Studie erklären, dass viele Bakterien eine Art von Resistenz haben, die als "Heteroresistenz" bezeichnet wird und die viele Forscher immer noch nur schwer genau definieren können.
Im Großen und Ganzen bezieht sich Heteroresistenz jedoch auf ein Phänomen, bei dem innerhalb einer größeren Bakterienpopulation eine Subpopulation eine Resistenz gegen das Antibiotikum (oder die Antibiotika) entwickelt, auf das andere Bakterien in derselben Population reagieren.
Da nur wenige Bakterien in einer Population arzneimittelresistent sind, kann es für Ärzte bei Heteroresistenz schwierig sein, diese Fälle mithilfe regelmäßiger Labortests zu erkennen.
"Wir können uns Heteroresistenz als Bakterien vorstellen, die" halbresistent "sind", erklärt der Co-Autor der Studie, David Weiss, Ph.D. „Wenn Sie das Antibiotikum wegnehmen, sind die resistenten Zellen wieder nur ein kleiner Teil der Gruppe. Deshalb sind sie in den Tests, die Krankenhäuser normalerweise verwenden, schwer zu erkennen “, fährt er fort.
Weiss und Kollegen glauben, dass die erfolgreiche Identifizierung von Heteroresistenzen Ärzten und Forschern helfen könnte, herauszufinden, welche Antibiotikakombinationen am besten geeignet sind, eine gemischte Population an anfälligen und arzneimittelresistenten Bakterien zu besiegen.
Bisher Laborexperimente und Forschung an Mausmodellen - in denen die Forscher präsentieren Naturmikrobiologie - legen nahe, dass dieser Ansatz tatsächlich dazu beitragen könnte, den Spieß umzudrehen gegen schwer zu verfolgende antibiotikaresistente Bakterien.
Verwenden Sie Arzneimittelresistenz gegen die Bakterien?
In der aktuellen Studie analysierte das Forschungsteam 104 Bakterienproben (Isolate), die im Rahmen der Gram-Negative Surveillance Initiative an mehreren Standorten, einem Programm der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC), mit Schwerpunkt auf Carbapenem-Resistenz, gewonnen wurden Enterobacteriaceae.
Die Forscher verwendeten die Proben, um multiresistente Bakterien zu identifizieren. Unter ihren Proben zeigten über 85% der Bakterien Resistenz gegen mindestens zwei verschiedene Antibiotika.
Weiss und Kollegen stellten jedoch fest, dass in der Heteroresistenz die Lösung lag: Wenn sie die beiden Antibiotika kombinierten, gegen die eine Bakterienpopulation resistent war, war die Mischung bei der Abtötung der Population wirksamer.
Warum? Weil innerhalb dieser multiresistenten Population verschiedene Subpopulationen gegen verschiedene Antibiotika resistent waren, was bedeutete, dass verschiedene Medikamente verschiedene Bakterien erfolgreich bekämpfen konnten.
Die Forscher testeten ihre Methode auch an zwei Isolaten von pan-resistent Klebsiella pneumoniae Bakterien, von denen eines von einem Patienten gesammelt wurde, der 2016 im Krankenhaus an einer Infektion mit dem Superbug gestorben war.
Der Fall löste damals Alarm aus, da diese Belastung von K. pneumoniae, später Nevada-2016 genannt, zeigte Resistenz gegen 26 Antibiotika, einschließlich des extrem starken Arzneimittels Colistin.
In Laborexperimenten zeigte eine Kultur von Nevada-2016 eine Heteroresistenz gegen zwei Antibiotika. Als die Ermittler die Bakterien jedoch mit einer Kombination dieser Antibiotika angriffen, traten die Bakterien zurück.
Das Team führte auch einige Tests an Mäusen durch, die mit einem anderen heteroresistenten - und tödlichen - Stamm infiziert waren K. pneumoniae, AR0040. Die Forscher identifizierten die Wirkstoffkombination, die der Heteroresistenz von AR0040 entsprach, und behandelten die Mäuse damit, um sie von der gefährlichen Infektion zu heilen.
"Werfen Sie diese Drogen nicht in den Müll"
Eine genauere Betrachtung der Heteroresistenz könnte mehr Aspekte der Antibiotikaresistenz beleuchten und dazu beitragen, vielversprechende Wege zur Bekämpfung dieser Resistenz zu finden.
Die Idee, Antibiotika-Kombinationen zur Bekämpfung hartnäckiger Bakterien einzusetzen, ist keineswegs neu, aber Studien wie die aktuelle werfen ein neues Licht darauf, warum und wie diese Strategie wirksam sein kann.
So erklären die Autoren in ihrer Arbeit: "Multiple Heteroresistenz kann einen signifikanten Anteil von Antibiotika-Kombinationen erklären, die zuvor als synergistisch identifiziert wurden [im Einklang arbeiten]."
Sollte jedoch eine Heteroresistenz gegen mehr als ein Antibiotikum innerhalb eines Bakterienstamms kombiniert werden, stellt Weiss fest, dass der Ansatz in der aktuellen Studie unwirksam wäre.
Derzeit wollen die Forscher ihre Experimente jedoch weiterentwickeln und herausfinden, wie erfolgreich ihr Ansatz bei anderen Bakterien mit Heteroresistenz sein kann.
"Wir sagen: Wirf diese Drogen nicht in den Müll, sie haben möglicherweise noch einen Nutzen. Sie müssen nur in Kombination mit anderen verwendet werden, um dies zu tun. “
David Weiss, Ph.D.
Während "Wir können nicht im Voraus sagen, welche Kombination funktionieren wird, [da] es keine magische Kombination gibt", sagt Weiss und testet Bakterienstämme, um wirksame Arzneimittelmischungen herauszufinden, "unterscheidet sich nicht so sehr vom Testen von Bakterienstämmen auf Resistenz auf einzelne Antibiotika sowieso “, was diese Strategie pragmatisch machbar macht.
