Kan software de weerstand van superbugs voor nieuwe drugs voorspellen?


Kan software de weerstand van superbugs voor nieuwe drugs voorspellen?

De opkomst van drugs resistente bacteriën - zoals MRSA - maakt het steeds moeilijker om zelfs gemeenschappelijke infecties zoals pneumonie of urineweginfecties met standaard antibiotica te beheersen. Na herhaalde blootstelling muteren de insecten in stammen die immuun zijn tegen de drugs die hen ooit hebben gedood.

Wetenschappers hebben software ontwikkeld die de volgende beweging van een superbug kan voorspellen wanneer het drugsbestendigheid ontwikkelt.

Beeldkrediet: Lei Chen en Yan Liang.

Er is duidelijk een wanhopige behoefte aan nieuwe drugs om deze supergoten te bestrijden. Maar er is ook een andere optie - om de gebruiksduur van een geneesmiddel uit te breiden. Nu hebben onderzoekers een computeralgoritme ontwikkeld die in dit gebied kan helpen.

Stel je voor de oorlog tegen een superbug als een schaakspel, met elke beweging die je tegenstander maakt, is een mutatie in de superieus die het drugsbestendig maakt.

Om een ​​goede kans op winnen te behalen, helpt het om de tegenstanders van je tegenstander te anticiperen.

Nu, een team van onderzoekers - waaronder leden van de Duke University in Durham, NC - heeft een computeralgoritme ontwikkeld dat een goede kans biedt om een ​​supergat in zijn eigen spel te verslaan.

De software - OSPREY genoemd - voorspelt de meest waarschijnlijke mutaties die een bug ontwikkelt in reactie op een nieuw geneesmiddel voordat het geneesmiddel zelfs aan patiënten wordt toegediend.

Schrijven in de Verrigtingen van de Nationale Academie van Wetenschappen , Beschrijft het team hoe ze OSPREY testen met de superbug MRSA (methicilline-resistente Staphylococcus aureus ).

De onderzoekers geprogrammeerd het algoritme om de genetische veranderingen te identificeren die MRSA zou moeten ondergaan om resistent te worden tegen een veelbelovende nieuwe klasse van experimentele drugs. En toen ze MRSA blootstelden aan de nieuwe drugs, vonden ze dat sommige van de genetische veranderingen die de software voorspelde eigenlijk opstond.

"Dit geeft ons een raam in de toekomst om te zien welke bacteriën zullen doen om drugs te ontwijken die we ontwerpen voordat een geneesmiddel wordt ingezet," vertelt auteur Bruce Donald, hoogleraar computerwetenschappen en biochemie bij Duke.

Het team hoopt dat de aanpak die zij ontwikkelt, drugshandschrijvers in de race tegen superbugs zal geven, als mede-auteur en duke-afgestudeerde student Pablo Gainza-Cirauqui legt uit:

Als we op een of andere manier kunnen voorspellen hoe bacteriën kunnen reageren op een bepaald geneesmiddel voor vroeger, dan kunnen we het medicijn veranderen, of plannen voor de volgende, of therapieën uitsluiten die waarschijnlijk nog lang niet effectief zullen zijn. '

Resistente vormen van Staphylococcus aureus Vermoord nu 11.000 mensen in de VS elk jaar - meer dan HIV. In 1975 waren ongeveer 2% van de bacteriën veroorzaakt door bacteriën resistent tegen behandeling - in 1991 tot 29% - en nu is het aandeel 55%.

Afhankelijk van het medicijn kan het tot 20 jaar duren voordat resistente stammen ontstaan. Soms duurt het slechts 1 jaar.

Vermogen om nieuwe mutaties te anticiperen, slaat op 'bibliotheken' van bekende mutaties

Het team is van mening dat benaderingen zoals OSPREY de huidige methode verslaan waar wetenschappers bibliotheken moeten opzoeken van eerder waargenomen weerstandsmutaties - een aanpak die niet noodzakelijk genoeg is om toekomstige mutaties te voorspellen. Prof. Donald legt uit:

"Met een nieuw geneesmiddel is er altijd de mogelijkheid dat het organisme verschillende mutaties ontwikkelt die nog nooit eerder was gezien. Dit is wat werkelijk zorgen maakt voor artsen."

OSPREY - dat staat voor Open Source Protein REdesign voor u - is gebaseerd op een eiwit ontwerp algoritme. Het identificeert veranderingen in DNA-sequenties in de bacteriën die het resulterende eiwit in staat stellen het geneesmiddel te blokkeren, terwijl ze nog steeds normaal kunnen werken.

Het team heeft OSPREY getest met een nieuwe klasse geneesmiddelen genaamd propargylgekoppelde antifolaten die een bacterieel enzym genaamd dihydrofolaatreduktase (DHFR) aanval, die gebruikt worden voor het bouwen van DNA en andere taken. De drugs die nog steeds in mensen worden getest, tonen belofte als een nieuwe behandeling voor MRSA-infecties.

Met behulp van OSPREY kwam het team op een gerangschikte lijst van mogelijke mutaties. Ze hebben vier geselecteerd - waarvan er niet eerder was gezien.

Een voorspelde mutatie verminderde de geneesmiddel effectiviteit met 58%

Toen zij MRSA behandelden met de nieuwe medicijnen, vonden ze meer dan de helft van de bacteriën die overleefden de mutatie die zij voorspelden, het organisme de grootste weerstand zou geven: een kleine verandering in het bacteriële DNA dat de effectiviteit van de nieuwe geneesmiddelen verminderde door 58%.

"Het feit dat we de nieuwe voorspelde mutaties in bacteriën eigenlijk hebben gevonden, is erg spannend," zegt prof. Donald en voegt eraan toe dat de aanpak uitgebreid kan worden om de antwoorden van de insecten meer dan één vooruit te anticiperen:

We kunnen zelfs een pathogeen coaxeren in het ontwikkelen van mutaties die het mogelijk maken om één geneesmiddel te ontwijken, maar dat maakt het dan bijzonder vatbaar voor een tweede medicijn, zoals een een-twee punch. '

Het team verbetert nu OSPREY om weerstandsmutaties te voorspellen op geneesmiddelen die zijn ontworpen om te behandelen E coli en Enterococcus infecties.

Zij zijn van mening dat OSPREY nuttig zal zijn voor het voorspellen van resistentie tegen resistentie bij kanker, HIV, griep en andere ziektes, waarbij resistente stammen moeilijker zijn dan bij bacteriën.

Prof. Donald en collega's ontwikkelen OSPREY in open source formaat, zodat het vrij beschikbaar is voor elke onderzoeker die moet gebruiken.

In september 2014, Medical-Diag.com Geleerd over een studie die toonde aan hoe een oud geneesmiddel kan leiden tot een potentiële nieuwe klasse antibiotica. De studie toonde aan dat lamotrigine - momenteel gebruikt als anticonvulsant - de samenstelling van ribosomen in bacteriën kan remmen.

Hoe kan ik omgaan met weerstand van andere mensen? (Video Medische En Professionele 2019).

Sectie Kwesties Op De Geneeskunde: Anders