Обычно трудно предсказать, насколько хорошо работают лекарства при их комбинировании. Иногда два антибиотика усиливают свой эффект и тормозят рост бактерий более эффективно, чем ожидалось. В других случаях комбинированный эффект слабее. Поскольку существует множество различных способов комбинирования препаратов, например, антибиотиков, важно уметь предсказывать эффект от сочетания этих препаратов.
Новое исследование показало, что часто можно предсказать результаты комбинирования определенных антибиотиков, количественно характеризуя, как они действуют по отдельности. Это результат совместного исследования профессора Тобиаса Болленбаха из Кельнского университета с профессором Гаспером Ткачиком из Института науки и техники Австрии.
Статья "Mechanisms of drug interactions between translation-inhibiting antibiotics" была опубликована в журнале Nature Communications.
Мы хотели узнать, как работают антибиотики, ингибирующие синтез белков в бактериях при их комбинации друг с другом, и предсказать эти эффекты, насколько это возможно, используя математические модели", - объяснил Болленбах. В качестве руководителя исследовательской группы "Биологическая физика и системная биология" Кельнского университета он исследует, как клетки реагируют на комбинации препаратов.
Бактериальные рибосомы могут постепенно транслировать ДНК последовательности генов в последовательность аминокислот белков (трансляция). Многие антибиотики нацеливаются на этот процесс и тормозят трансляцию. Различные антибиотики блокируют различные этапы цикла трансляции. Ученые обнаружили, что взаимодействие антибиотиков между собой часто обусловлено "узкими местами" в трансляционном цикле. Например, антибиотики, ингибирующие начало и середину трансляционного цикла, при их сочетании оказывают гораздо более слабый эффект.
Для того чтобы прояснить основные механизмы взаимодействия лекарств, ученые создали искусственные "узкие места" трансляции, которые генетически имитируют действие специфических антибиотиков. Если такое "бутылочное горлышко" находится в середине трансляционного цикла, образуется "дорожная пробка" из рибосом, которая рассасывается при введении еще одного узкого места в начале трансляционного цикла. Используя комбинацию теоретических моделей из статистической физики и экспериментов, ученые показали, что этим эффектом объясняется лекарственное взаимодействие антибиотиков, блокирующих эти этапы трансляции.
Тобиас Болленбах заключил:
"Количественное понимание механизма действия отдельных антибиотиков позволяет нам предсказать эффект от комбинаций антибиотиков без необходимости тестировать все возможные комбинации методом проб и ошибок".
Этот вывод важен, так как тот же подход может быть применен и к другим препаратам, позволяя разрабатывать новые, особенно эффективные комбинации препаратов в долгосрочной перспективе".
