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抗生素耐药性和个性化治疗的需要

抗生素耐药性是世界范围内治疗传染病的一个日益严峻的挑战。细菌通过获取或变异基因,使它们在使用抗生素时存活下来,从而对抗生素产生抗药性,否则抗生素就会杀死它们。然而,抗生素的这种优势可能意味着当药物停止使用时,细菌就会付出代价。这是因为抗药性通常会影响到对细胞至关重要的基因,因此,一旦回到原始环境,如果没有抗生素,细菌就会停止生存竞争。

到目前为止,我们对这一过程的了解来自于对人工系统的研究,这些研究为这一现象的真正复杂性提供了一个不完整的视角。为了填补这一空白,由IGC首席研究员伊莎贝尔·戈多(Isabel Gordo)领导的一组研究人员将小鼠作为模型生物,并发现,在使用抗生素后,肠道内的生存竞争随着时间的推移呈现出非常不同的动态,取决于宿主发生的位置。同样的耐药性有不同的相互作用,这决定了在一个个体中,一个细菌在没有抗生素的情况下生存能力较低,而在另一个个体中这种能力较高。

通过使用大肠杆菌,研究人员发现,携带一种细菌耐药性的成本差异是由于每个宿主肠道菌群(或微生物群)的差异造成的。伊莎贝尔·戈多解释道:“我们观察到,没有微生物群的老鼠在耐药细菌的生存动力学上没有差异,这些细菌总是受到伤害,无法生存。”相反,具有不同肠道菌群的小鼠报告了“耐药菌生存动态的巨大差异性,这是针对每个宿主的,因此建立了个体微生物群和耐药菌生存之间的因果关系,”Gordo说。

为了进一步理解这些结果,他们使用了一个数学模型来模拟微生物群的个体特性是如何解释每个个体抗生素耐药性的不同代价的。除了解释先前在小鼠肠道中观察到的影响,该模型还预测“随着时间的推移,在给予抗生素后,随着微生物群的稳定,耐药性应该会消失,除非细菌补偿了自身获得耐药性所带来的负面影响。”该研究的合著者Massimo Amicone澄清说:“这些预测表明,甚至补偿机制的获得也取决于每个个体的微生物群组成。”

这些结果后来在老鼠身上的实验中得到了证实,该研究的共同作者路易斯·卡多索(Luis Cardoso)和保罗·杜拉奥(Paulo Durao)说,这突出了“耐抗生素细菌如何在我们每个人身上生存和维持的高度个性化特征”。

未来的步骤包括“找到肠道中耐药细菌的致命弱点,我们正在从多个角度进行研究”,伊莎贝尔·戈多解释道。“至少我们的一种假设提供了伟大的结果:即使在最不利的条件下肠道的殖民,我们也能够更快地消灭它们!”伊莎贝尔热情地揭示。

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