Trong một cuộc khảo sát rộng rãi, các nhà khoa học EMBL đã thử nghiệm hơn 10.000 cách kết hợp thuốc chống lại một số vi khuẩn gây bệnh chính có tính kháng kháng sinh và gây tử vong. Kháng kháng sinh, trong đó mầm bệnh kháng lại việc điều trị bằng kháng sinh, là một thách thức cấp bách đối với sức khỏe toàn cầu. Một nghiên cứu năm 2022 cho thấy gần 5 triệu ca tử vong trong năm 2019 có liên quan đến vi khuẩn kháng kháng sinh và hơn 1 triệu trong số này tử vong trực tiếp do kháng kháng sinh.
Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu thuộc nhóm Typas tại Phòng thí nghiệm EMBL ở Heidelberg đã phân tích một cách có hệ thống hiệu quả của hơn 10.000 phối hợp thuốc chống lại vi khuẩn đa kháng thuốc thông thường.
Elisabetta Cacace, tác giả đầu tiên của nghiên cứu và là cựu nghiên cứu sinh trong nhóm của Typas, cho biết: "Trước đây, người ta đã nghiên cứu các cách kết hợp thuốc cụ thể, đặc biệt là những loại thuốc thường được kê đơn trong phòng khám. Tuy nhiên, chúng tôi đã không nghiên cứu các nhóm kháng sinh khác nhau. Thiếu hiểu biết có hệ thống về cách kết hợp kháng sinh hoặc kết hợp kháng sinh và thuốc không kháng sinh ảnh hưởng đến sinh lý của vi khuẩn, đặc biệt là không liên quan đến vật chủ. "
Ezoic Cacace là MD và hiện là postdoc tại ETH Zürich. Trong thời gian cô làm việc tại nhóm Typas, nhóm chuyên phát triển các phương pháp hiệu suất cao để nghiên cứu sự tương tác của vi khuẩn (với môi trường hoặc các loài khác) và sinh lý học.
Các loại kháng sinh khác nhau nhắm vào các cấu trúc hoặc quá trình tế bào khác nhau bên trong vi khuẩn. Chúng có thể hoạt động hiệp đồng, nghĩa là hoạt động kết hợp của chúng lớn hơn hoạt động riêng lẻ của từng loại thuốc, nhưng chúng cũng có thể đối kháng lẫn nhau, trong trường hợp đó sự hiện diện của một loại thuốc sẽ cản trở hoạt động của thuốc kia. Sự đối kháng này có thể được sử dụng để giảm thiểu tác hại phụ của kháng sinh đối với hệ vi sinh vật đường ruột.
Trong một nghiên cứu trước đây, các nhà nghiên cứu trong nhóm Typas đã phân tích sự kết hợp thuốc nhắm vào vi khuẩn gram âm, một nhóm bao gồm nhiều mầm bệnh kháng thuốc kháng sinh chết người như E. coli, Salmonella Enteritidis và Pseudomonas aeruginosa. Tuy nhiên, nhiều loại vi khuẩn kháng khuẩn chết người cũng là vi khuẩn Gram dương, bao gồm cả Staphylococcus Aureus, loại vi khuẩn kháng methicillin (MRSA) giết chết hàng trăm nghìn người mỗi năm. Cấu trúc thành tế bào của những vi khuẩn này khác với cấu trúc thành tế bào của vi khuẩn gram âm, ảnh hưởng đến hoạt tính và hiệu quả của thuốc.
Trong nghiên cứu hiện tại, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một thiết bị robot tiên tiến để nghiên cứu đồng thời tác động của hàng trăm cách kết hợp liều lượng khác nhau giữa thuốc kháng sinh và thuốc không phải kháng sinh đối với ba loại vi khuẩn gram dương tiêu biểu - Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus và Streptococcus pneumoniae. Ngoài hơn 8.000 cách kết hợp của 65 loại kháng sinh khác nhau thuộc tất cả các loại chính, các nhà nghiên cứu còn phân tích hơn 2.500 cách kết hợp thuốc kháng sinh với thuốc không kháng sinh.
Sử dụng chiến lược này, nhóm đã phát hiện ra hơn một nghìn tương tác, bao gồm cả sức mạnh tổng hợp và sự đối kháng. Những tác động này mang tính đặc hiệu cao cho từng loài và thậm chí đặc hiệu cho từng chủng, khác biệt với các tương tác được tìm thấy trước đây trong các nghiên cứu về vi khuẩn gram âm. Họ cũng xác nhận một số kết quả này trên cơ thể sống bằng cách lây nhiễm mầm bệnh cho ấu trùng bướm và kiểm tra khả năng kết hợp thuốc cụ thể để hỗ trợ phục hồi.
Các nhà nghiên cứu đã cung cấp công khai cơ sở dữ liệu tương tác hoàn chỉnh của họ để các nhà khoa học khác xem, khám phá và sử dụng nhằm tìm ra sự phối hợp và đối kháng mới.
Kakas nói: “Chúng tôi nghĩ rằng quy mô của nghiên cứu này khiến nó trở nên độc đáo. Đó là một tập dữ liệu phong phú đến mức tôi nghĩ nó sẽ cung cấp thức ăn cho tất cả các loại giả thuyết trong nhiều năm tới”. "Tôi cũng thấy điều này thú vị từ góc độ sinh học hệ thống vì chúng ta đang thấy sự tương tác giữa các loại thuốc nhắm vào các quá trình tế bào nhất định mà trước đây chưa được biết đến."
Nassos Typas, trưởng nhóm EMBL và là tác giả cấp cao của nghiên cứu, cho biết: "Chúng ta đang sống trong thời đại mà các chiến lược mới để chống lại tình trạng kháng thuốc kháng sinh là rất cần thiết và việc phát triển Thuốc kháng sinh mới là thách thức về mặt kỹ thuật, tốn kém và tốn thời gian. Loại phân tích tương tác thuốc toàn thân mà chúng tôi thực hiện trong nghiên cứu này mở đường cho các giải pháp và phương pháp điều trị thay thế đối với các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn."