數學模型可預測細菌對抗生素耐受性

耐藥性的進化。圖源：物理學家組織網

科技日報記者毛黎

一個由以色列生物物理學家和醫生組成的團隊日前表示，他們開發出一種數學模型，能預測某些抗生素療法的成功或失敗，從而幫助醫生準確選擇針對患者病情的抗生素，提高患者的治癒率和生存率。相關研究發表在最近的《科學》雜誌上。

耶路撒冷希伯來大學娜塔莉·巴拉班教授和耶路撒冷夏阿爾澤德克醫療中心瑪斯基德·巴-梅爾博士證明，透過合理選擇或組合現有的抗生素，可以治療被認為具有耐藥性的細菌。巴拉班表示，她們能預測抗生素組合應對不同細菌的有效性，幫助醫生為患者選擇治療方案。

細菌可產生防禦能力以應對其生存環境中的有害因素，其常見的策略是“耐受”，即在抗生素治療期間處於休眠狀態，由於抗生素只能發現並殺死正在生長的靶標，因而細菌透過休眠得以生存，並最終具有耐藥性。

巴拉班和博士研究生艾瑞特·萊文-瑞斯曼曾對實驗室內受控細菌進行研究，並開發出能夠描述、測量和預測細菌何時會對特定抗生素產生耐受性的數學模型。同時，她們觀察到，當細菌對一種抗生素產生耐受性時，更有可能產生耐藥性。

隨後，巴拉班與巴-梅爾開展合作，對醫療中心感染耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）的患者的細菌樣本進行了分析，發現病人的模式與他們的實驗室發現非常相似，即細菌首先產生耐受性，然後產生抵抗力，最終抗生素治療失敗。

細菌從耐受性到產生抵抗力的“抗生素耐受性”中間階段僅持續幾天，在標準醫學實驗室中無法檢測到，但巴拉班她們的數學模型可以檢測到。巴拉班說，她希望在其他醫院和足夠多的患者中重複這項實驗，以證明數學模型的有效性。她同時鼓勵更多的醫療中心採用其團隊開發的測試，以便快速、輕鬆地檢測出患者的細菌是否對計劃中的抗生素治療具有耐受性，然後再進行管理。根據患者的細菌特徵，醫生可以選擇殺滅患者體內細菌機率更大的抗生素。

從長遠來看，巴拉班認為，研究細菌的抗生素耐受性和耐藥性發展進化過程，可能在癌症治療中發揮作用，並用於指導癌症治療，因為腫瘤細胞可能首先對化療具有耐受性和耐藥性，然後對其他抗癌藥物具有抵抗力。

總編輯圈點：

細菌這種生物體，本事大得很。最厲害的，就是它們總能找到非常多辦法來抵抗抗生素，從而逃避被“殲滅”的危險，這就是細菌耐藥性——一種被人類強化的自然現象。可怕的是，細菌會把這種耐藥性“分享”給其他同類，也會傳給下一代，這樣不斷演化下去，最終就是人類遭受感染卻苦於無藥可用。因此，如果能準確預測抗生素研發的失敗或成功，相當於在人類對抗細菌耐藥之路上，點亮了一盞明燈。

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