Исследователи в Еврейском университете в Иерусалиме намереваются определять, могли ли бы они предсказать различный эволюционный процесс и следовать за ним в режиме реального времени. Используя количественный подход физиков, команда разработала экспериментальные инструменты, чтобы измерить точно бактериальный ответ на антибиотики и разработала математическую модель процесса.
Модель принудила их выдвигать гипотезу, что ежедневная трехчасовая доза позволит бактериям предсказать поставку препарата и пойти бездействующие в течение того периода, чтобы выжить.Исследование было во главе с профессором Натали К. Балабан в Институте Racah Физики в Отделении естественных наук еврейского Университета, работающем с коллегами в Институте Racah, Центре Sudarsky еврейского Университета Вычислительной Биологии и Широком Институте Гарварда и MIT.
Научно-исследовательская работа, «Оптимизация задержки лежит в основе терпимости в бактериальном населении, развитом под неустойчивым антибиотическим воздействием», появляется в выпуске 25 июня журнала Nature.Чтобы проверить их гипотезу, исследователи поставляли антибиотики бактериальному населению в лаборатории в течение точно трех часов каждый день.
Только после десяти дней они смогли наблюдать бактерии, используя новую тактику выживания. Когда выставлено этим повторным циклам лечения антибиотиками, бактерии развили адаптацию к продолжительности антибиотического напряжения, оставшись бездействующими для периода лечения.
Результаты продемонстрировали, что бактерии могут развиться в течение дней. Наиболее значительно это показало впервые, что бактерии могут разработать биологический таймер, чтобы выжить под антибиотическим воздействием.
Чтобы далее проверить их гипотезу, исследователи поставили антибиотики в течение различных периодов, подвергнув три различных популяции бактерий повторным ежедневным антибиотическим воздействиям, длящимся 3, 5, или 8 часов. Замечательно, каждое население, адаптированное, продлевая их бездействующую стадию, чтобы соответствовать продолжительности воздействия.С этим новым пониманием того, как бактериальное население развивает стратегии выживания против антибиотиков, ученые могли развивать новые подходы для замедления эволюции устойчивости к антибиотикам.
Теперь, когда они определили мутацию, ответственную за биологический таймер, исследователи хотят собрать клинические данные, чтобы видеть, активен ли подобный рассчитанный ответ на антибиотики у людей, позволяя бактериям отдать менее эффективный, люди антибиотиков берут фиксированный график. Если это, как обнаруживают, имеет место, это может объяснить неудачу лечения антибиотиками, наблюдаемого при нескольких болезнях. В будущем это может помочь врачам рекомендовать графики другого отношения.
Это могло также привести к развитию и большему использованию наркотиков, которые могут поддержать постоянные уровни в теле.По словам исследователей, исследование демонстрирует, что количественные подходы от Физики могут использоваться, чтобы решить фундаментальные, а также клинически соответствующие проблемы в Биологии.