Исследователи из клиники Кливленда придумали, как улучшить модели эволюции бактерий, чтобы точнее предсказывать устойчивость к антибиотикам. Их работа опубликована в Science Advances, и суть в том, что теперь в расчеты включили график приема лекарств. Оказалось, если пациент пропускает первые дозы или пьет таблетки не по расписанию, лечение с большей вероятностью провалится.

Команда под руководством Джейкоба Скотта, среди которой был и ведущий автор Эшан Кинг, аспирант-медик, доработала математические модели, учитывающие, как бактерии эволюционируют под действием препаратов.

С появлением «супербактерий», устойчивых к антибиотикам, мир подошел к опасной черте, — говорит Скотт. — Мы уже видели, что делает MRSA, когда лекарства перестают работать. Если не решить проблему, антибиотики могут стать бесполезными даже при обычных операциях или родах.

Сейчас врачи назначают дозы по стандартным схемам, которые рассчитывают минимально эффективное количество лекарства, чтобы не дать бактериям мутировать.

Но эти модели не учитывают, что концентрация препарата в крови меняется со временем.

Большинство расчетов исходят из того, что среда вокруг инфекции стабильна, но на самом деле это наш организм, а он никогда не постоянен, — объясняет Кинг. — Наша модель как раз это и исправляет.

Они использовали «ландшафты приспособленности» — уравнения, куда можно ввести изменяющиеся параметры, например, уровень лекарства в крови.

Это позволило смоделировать сотни виртуальных пациентов, получающих антибиотики внутривенно или в таблетках.

Раньше в моделях концентрация препарата была фиксированной, а на выходе получали прогноз по устойчивости, — поясняет Скотт. — Мы же можем «крутить ручку» и смотреть, как меняется эффективность лечения у одного пациента со временем.

Раньше считалось, что главная причина устойчивости — пропуск доз или раннее прекращение лечения. Но симуляция показала неожиданное: пациенты, у которых развилась резистентность, в целом получали столько же лекарства, сколько и те, кто выздоровел.

Разница была в временных интервалах. Пропуск первых доз оказался критичнее, чем пропуск последующих.

Это подтвердили в лаборатории: бактерии, которые получали антибиотик строго по графику, не мутировали. Те, кому недодали лекарство в начале, но потом лечили правильно, все равно вырабатывали устойчивость.

Теперь я буду говорить пациентам: особенно важно пить таблетки точно по расписанию в первые дни, — говорит Кинг. — Если после первой дозы пропустить вторую, а третью принять вовремя, лечение может не сработать, и придется менять препарат.

Модель поможет:

• Оптимизировать схемы приема — врачи смогут точнее указывать, в какое время пить таблетки.
• Снизить риск ошибок — если пациент забывает о лекарстве, система предложит скорректировать дозу, а не менять препарат.
• Замедлить рост резистентности — если бактерии реже вырабатывают устойчивость, антибиотики дольше останутся эффективными.

Отметим, что модель тестировали в лаборатории на ограниченных штаммах бактерий, а в реальности инфекции сложнее: могут быть смешанные популяции, влияние иммунитета, индивидуальные особенности метаболизма. Пока неясно, как система поведет себя у пациентов с хроническими заболеваниями или при комбинированной терапии.

Ранее мы разбирались, как одолеть супербактерий.