Ett växande antal patogener utvecklar resistens mot ett eller flera antibiotika, hotar vår förmåga att behandla infektionssjukdomar. Enligt en studie publicerad 20 juni i Biofysisk tidskrift , en enkel ny metod för att mäta den tid det tar att döda en bakteriepopulation kan förbättra klinikernas förmåga att effektivt behandla antimikrobiellt toleranta stammar som är på väg att bli resistenta.

"Dessa fynd möjliggör mätning av tolerans, som tidigare i stor utsträckning har förbisetts i klinisk miljö, "säger författarstudenten Nathalie Balaban från The Hebrew University of Jerusalem." Rutinmätning av tolerans kan ge värdefull information om antibiotikabehandlingarnas varaktighet, minska risken för både under- och överbehandling. Vidare, data som sammanställts från sådana mätningar kan ge en uppskattning av hur utbredd fenomenet tolerans egentligen är, som för närvarande är helt okänd. "

Enligt Världshälsoorganisationen, antibiotikaresistens är ett av de största hoten mot den globala hälsan och riskerar modern medicin. På grund av selektivt tryck, patogener får resistens genom mutationer som gör antibiotikumet mindre effektivt, till exempel, genom att störa läkemedlets förmåga att binda till dess mål. För närvarande, kliniker bestämmer vilket antibiotikum och vilken dos som ska ordineras genom att bedöma resistensnivåer med hjälp av en rutinmätare som kallas minimal hämmande koncentration (MIC) - den minimala läkemedelskoncentration som krävs för att förhindra bakterietillväxt.

Även om resistenta stammar fortsätter att växa trots exponering för höga läkemedelskoncentrationer, toleranta stammar kan överleva dödliga koncentrationer av ett antibiotikum under en lång tid innan de ger efter för dess effekter. Tolerans är ofta förknippad med behandlingssvikt och återfall, och det anses vara ett steg mot utvecklingen av antibiotikaresistens. Men till skillnad från motstånd, tolerans är dåligt förstådd och utvärderas för närvarande inte inom vården.

"Avsaknaden av ett kvantitativt mått innebär att denna aspekt av behandlingen i hög grad bygger på den enskilda läkarens eller samhällets erfarenhet, "säger författaren Asher Brauner, en doktorand i Balabans laboratorium. "Detta kan leda till att behandlingen antingen är för kort, öka risken för återfall och utveckling av resistens, eller alldeles för länge, orsakar onödiga biverkningar, utsläpp av antibiotikumavfall i miljön, och extra kostnader. "

För att lösa detta problem, Balaban och hennes team utvecklade ett toleransmått som kallas minimilängd för att döda 99% av befolkningen (MDK99). Protokollet, som kan utföras manuellt eller med hjälp av ett automatiserat robotsystem, involverar att exponera populationer av cirka 100 bakterier i separata mikrobrunnplattor för olika koncentrationer av antibiotika under varierade tidsperioder, samtidigt som man bestämmer närvaron eller bristen på överlevande.

Forskarna tillämpade MDK99 på sex Escherichia coli påfrestningar, som visade toleransnivåer från 2 till 23 timmar under ampicillinbehandling. MDK99 underlättar också mätningar av ett speciellt fall av tolerans som kallas tidsberoende persistens-förekomsten av övergående vilande subpopulationer av bakterier som dödas långsammare än majoriteten av den snabbt växande befolkningen. Liksom andra former av tolerans, tidsberoende uthållighet kan leda till återkommande infektioner eftersom de få överlevande bakterierna snabbt kan växa för att fylla på hela befolkningen när antibiotikabehandlingen upphör.

"Ett hemmeddelande från detta är att det är viktigt att slutföra en antibiotikabehandling enligt föreskrivet, även efter att symtomen försvunnit, "Säger Balaban." Delbehandling ger tolerans och uthållighetsmutationer en selektiv fördel, och dessa, i tur och ordning, påskynda utvecklingen av motstånd. "

I framtida studier, Balaban och hennes team kommer att använda MDK99 för att studera utvecklingen av tolerans hos patienter. Dessutom, förmågan att systematiskt bestämma toleransnivån för stammar i laboratoriet kan underlätta forskning inom området. "Om det genomförs i kliniska laboratorier för mikrobiologi på sjukhus, MDK99 kan möjliggöra en effektiv klassificering av bakteriestammar som toleranta, resistent, eller ihållande, hjälper till att vägleda behandlingsbeslut, "Säger Balaban." Till slut, förstå tolerans och hitta ett sätt att bekämpa det kan avsevärt minska den ständigt växande risken för motstånd. "