Сложные компьютерные модели открывают путь к более целенаправленным антибиотикам

Исследователи из Медицинской школы Университета Вирджинии разработали передовые компьютерные модели, которые могут придать антибиотикам "лазерную" точность для воздействия только на конкретные бактерии в конкретных частях тела. Это ответ на растущую проблему устойчивости к антибиотикам.

Сейчас антибиотики убивают бактерии неразборчиво. Широкое применение препаратов ведет к росту числа опасных микробов, устойчивых к ним. Новый подход UVA резко ограничит частоту контакта бактерий с антибиотиками, снизив шансы развития резистентности. Это также шаг вперед для персонализированной медицины, позволяя врачам точнее подбирать лечение: вместо антибиотика, убивающего и полезные, и вредные бактерии, пациент получит препарат, нацеленный на конкретную бактерию, вызывающую проблему в конкретной области тела.

"Многие биомедицинские задачи невероятно сложны, и компьютерные модели становятся мощным инструментом для их решения", — сказал исследователь Джейсон Папин, Ph.D. — "Мы надеемся, что эти компьютерные модели молекулярных сетей в бактериях помогут нам разработать новые стратегии лечения инфекций".

Более целенаправленные антибиотики

Подход стал возможен благодаря масштабной работе Папина, аспирантки Эммы Гласс и их коллабораторов. Исследователи из лаборатории Папина, работая с Эндрю Уорреном, Ph.D., создали сложные компьютерные модели для каждого человеческого бактериального патогена, по которому имелось достаточно генетической информации.

Затем Гласс проанализировала все эти модели и выявила общие черты среди бактерий. Анализ показал, что бактерии в определенных частях тела, например, в желудке, как правило, имеют общие метаболические свойства. По сути, среда обитания определяет их функционирование.

"Используя наши компьютерные модели, мы обнаружили, что бактерии, живущие в желудке, обладают уникальными свойствами", — сказала Гласс. — "Эти свойства можно использовать для разработки целевых антибиотиков, которые, мы надеемся, однажды замедлят появление устойчивых инфекций".

Общие сходства среди микробов в разных локациях могут стать ахиллесовой пятой для вредных бактерий в нашем организме. Дальнейшие исследования могут позволить врачам нацеливаться на конкретные типы бактерий в конкретных областях, уменьшая потребность в антибиотиках широкого спектра действия.

Проверив свой подход на практике, команда Папина уже обнаружила, что может подавлять рост вредных желудочных бактерий в лабораторных экспериментах. Это многообещающий знак для будущего потенциала их подхода.

"Нам еще многое предстоит сделать, чтобы проверить эти идеи для других бактерий и типов инфекций", — сказал Папин, — "но эта работа показывает невероятные перспективы науки о данных и компьютерного моделирования для решения некоторых из самых важных проблем в биомедицинских исследованиях".

Результаты опубликованы в журнале PLOS Biology.