科學家們傳統(tǒng)上認為，結合兩種以上的藥物來對抗有害細菌會產生收益遞減。流行的理論是，將三種或更多種藥物結合起來的增量效益太小而不重要，或者藥物之間的相互作用會導致它們相互抵消。

現在，加州大學洛杉磯分校的一個生物學家團隊已經發(fā)現了數千種抗生素的四種和五種藥物組合，它們比普遍的觀點所建議的更有效地殺死有害細菌。今天在npj系統(tǒng)生物學和應用雜志上發(fā)表的研究結果可能是在病原體和常見感染日益對抗生素產生抗藥性的同時保護公眾健康的重要一步。

“有一種傳統(tǒng)只使用一種藥物，可能是兩種藥物，”該研究的資深作者之一，加州大學洛杉磯分校生態(tài)與進化生物學助理教授Pamela Yeh說。“我們提供的替代方案看起來非常有前景。我們不應僅限于在我們的醫(yī)療工具箱中使用單一藥物或雙藥組合。我們預計這些組合中的一些或更多組合將比現有抗生素更好地發(fā)揮作用。 “

通過使用8種抗生素，研究人員分析了每種可能的四種和五種藥物組合，包括許多不同劑量的藥物組合 - 總共18,278種組合對大腸桿菌進行了研究。他們預計一些組合可以非常有效地殺死細菌，但是他們發(fā)現了多少有效的組合。

對于他們測試的每種組合，研究人員首先預測了他們認為在阻止大腸桿菌生長方面的效果。在四種藥物組合中，共有1,676組，表現優(yōu)于預期。在五種藥物組合中，有6,443個組合比預期更有效。

研究的另一位資深作者，加州大學洛杉磯分校生態(tài)與進化生物學和生物數學教授Van Savage說：“當我們增加藥物的數量時，我被多少有效組合所震驚。”“人們可能會認為他們知道藥物組合會如何相互作用，但他們確實沒有。”

另一方面，2,331種四種藥物組合和5,199種五種藥物組合的效果不如研究人員預期的那么有效，該研究的主要作者Elif Tekin說，他是該研究期間加州大學洛杉磯分校的博士后學者。

一些四種和五種藥物組合至少部分有效，因為個別藥物具有不同的靶向大腸桿菌的機制。加州大學洛杉磯分校的研究人員以六種獨特的方式進行測試。

薩維奇說：“有些藥物攻擊細胞壁，有些藥物攻擊細胞內的DNA。”“這就像攻擊一座城堡或堡壘。結合不同的攻擊方法可能比單一方法更有效。”

Yeh說：“整體可以比其各部分的總和更多，或更少，正如我們經?？吹降陌羟蚧蚧@球隊。”(作為一個例子，她引用了底特律活塞隊2004年NBA總冠軍的決定性勝利 - 一支沒有超級巨星的有凝聚力的球隊 - 超過洛杉磯湖人隊與未來的名人堂球員科比·布萊恩特，沙奎爾·奧尼爾，卡爾·馬龍和加里佩頓。)

Yeh補充說，盡管結果非常有希望，但藥物組合僅在實驗室環(huán)境中進行了測試，并且可能至少在幾年之后才被評估為可能的治療方法。

臨床創(chuàng)新部主任邁克爾·庫里拉說：“由于抗生素耐藥性有可能將醫(yī)療保健轉向抗生素前期，因此更加明智地使用現有抗生素組合的能力正在逐漸喪失效力。”在國立衛(wèi)生研究院/國家推進轉化科學中心。“這項工作將加速人類對有希望的抗生素組合進行測試，以應對我們今天無法應對的細菌感染。”

研究人員正在根據他們計劃明年向其他科學家提供的工作創(chuàng)建開放式訪問軟件。該軟件將使其他研究人員能夠分析加州大學洛杉磯分校生物學家研究的抗生素的不同組合，并輸入他們自己的藥物組合測試數據。

使用MAGIC框架

該軟件的一個組成部分是用于分析多種因素相互作用的數學公式，加州大學洛杉磯分校的科學家將其作為研究的一部分。他們將框架稱為“組件的一般交互的數學分析”或MAGIC。

“我們認為MAGIC是一種可推廣的工具，可以應用于其他疾病 - 包括癌癥 - 以及許多其他具有三個或更多相互作用成分的領域，以更好地了解復雜系統(tǒng)的工作原理，”Tekin說。

薩維奇說，他計劃在他正在進行的關于溫度，雨，光和其他因素如何影響亞馬遜熱帶雨林的研究中使用該框架的概念。

Santa Fe研究所的人類社會動力學教授He，Yeh和Mirta Galesic也在使用MAGIC研究人們的思想形成是如何受到他們的父母，朋友，學校，媒體和其他機構的影響 - 以及因素互動。

“它完全符合我們對相互作用組件的興趣，”Yeh說。

這項新研究的其他合著者是辛西婭·懷特(Cynthia White)，他是加州大學洛杉磯分校的畢業(yè)生，在從事該項目時是一名研究技術人員;Tina Kang，加州大學洛杉磯分校的博士生;Nina Singh，南加州大學的學生;Mauricio Cruz-Loya，加州大學洛杉磯分校博士生;和Robert Damoiseaux，分子和醫(yī)學藥理學教授，加州大學洛杉磯分校分子篩選共享資源主任，這是一個擁有先進機器人技術的工廠，其中Tekin，White和Kang進行了大量研究。

該研究小組在2016年報告說，三種抗生素的組合通?？梢钥朔毦鷮股氐哪退幮裕词谷N抗生素本身 - 或者三種抗生素中的兩種 - 都不是有效的。生物學家在2017年報告了兩種藥物組合，它們在減少大腸桿菌細菌生長方面出乎意料地成功。