Het beperken van een broodnodige hulpbron kan ziekteverwekkers tegen elkaar uitzetten en het ontstaan ​​van resistentie tegen geneesmiddelen voorkomen. Nieuw onderzoek toont aan dat het benutten van concurrentie tussen ziekteverwekkers in een patiënt de levensduur van bestaande geneesmiddelen waar al resistentie aanwezig is, kan verlengen en het ontstaan ​​van resistentie tegen nieuwe geneesmiddelen kan voorkomen. Een paper waarin deze ecologische benadering van resistentie tegen geneesmiddelen wordt beschreven, verschijnt in de week van 11 december in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences .

"Drugresistentie belemmert inspanningen om hiv te bestrijden, tuberculose en malaria, die samen jaarlijks bijna 3 miljoen mensen wereldwijd doden, " zei Nina Wale, afgestudeerde student aan Penn State op het moment van het onderzoek, en hoofdauteur van het artikel. "Het bemoeilijkt ook het herstel van grote operaties en chemotherapie bij kanker. We worden geconfronteerd met een groot probleem:wat kunnen we doen als een patiënt is geïnfecteerd met een medicijnresistente ziekteverwekker, waardoor de behandeling zal mislukken? We kunnen andere drugs gebruiken, maar andere medicijnen zijn misschien niet beschikbaar en het ontwikkelen van nieuwe is een langdurig en duur proces. Door gebruik te maken van concurrentie tussen parasieten in een gastheer, we zijn erin geslaagd een bestaand medicijn te gebruiken om een ​​infectie met succes te behandelen, zelfs toen er al resistente parasieten waren."

Geneesmiddelresistentie ontstaat wanneer een ziekteverwekker, zoals een parasiet, virus, of bacterie - ontwikkelt een genetische mutatie waardoor het kan voorkomen dat het door het medicijn wordt gedood. Zelfs als slechts één individuele ziekteverwekker deze mutatie heeft, zoals vaak het geval is wanneer er voor het eerst weerstand ontstaat, dat één individu zich kan vermenigvuldigen tot een populatie van miljarden zodra het de medicamenteuze behandeling overleeft. Maar weerstand heeft vaak een prijs, en resistente pathogenen verwerven bepaalde hulpbronnen vaak niet zo efficiënt als andere pathogenen, of ze hebben mogelijk meer van de bron nodig.

"Bij gebrek aan medicamenteuze behandeling, het enige dat de verspreiding van resistente ziekteverwekkers tegenhoudt, is concurrentie met de ziekteverwekkers die gevoelig zijn voor medicamenteuze behandeling, " zei Andrew Read, Evan Pugh hoogleraar biologie en entomologie en Eberly hoogleraar biotechnologie aan Penn State, en senior auteur van het artikel. "We gebruiken de natuurlijke kracht van concurrentie om de resistente te controleren en conventionele medicijnen te gebruiken om de gevoelige te behandelen."

De onderzoekers manipuleerden een voedingsstof in het drinkwater van muizen die door malariaparasieten wordt gebruikt tijdens een infectie - net zoals een tuinman voedingsstoffen zou kunnen manipuleren door middel van meststoffen om bepaalde planten te bevoordelen. Deze dieetinterventie werd naast traditionele medicijnen gebruikt als een soort combinatietherapie.

"We behandelden muizen die besmet waren met medicijngevoelige malariaparasieten met traditionele medicijnen, " zei Wale. "Toen muizen de voedingsstof kregen, de behandeling mislukte bij 40 procent van de muizen, en we bevestigden door een verscheidenheid aan tests dat dit kwam omdat er resistente stammen waren opgedoken. Maar toen de voedingsstof beperkt was, de infectie kaatste niet terug in een enkele muis. Dus door deze voedingsstof te beperken, we hebben het ontstaan ​​van resistentie tegen geneesmiddelen voorkomen."

De onderzoekers bevestigden vervolgens dat hun resultaten te wijten waren aan concurrentie tussen parasieten en niet aan een ander effect van het beperken van de voedingsstof. Toen met geneesmiddelen behandelde muizen alleen werden geïnfecteerd met resistente stammen en de voedingsstof beperkt was, de resistente parasieten overleefden. Maar toen met medicijnen behandelde muizen werden geïnfecteerd met zowel gevoelige als resistente parasieten, het beperken van de voedingsstof stopte de groei van resistente parasieten, zelfs wanneer resistente parasieten aanvankelijk in veel grotere aantallen aanwezig waren dan wanneer ze meestal voor het eerst in een gastheer verschijnen.

"Deze studie is een proof-of-principle dat een ecologische manipulatie het mogelijk kan maken om een ​​medicijn te blijven gebruiken, " zei Lees, "zelfs wanneer resistente pathogenen die anders een behandelingsfalen zouden veroorzaken in groten getale aanwezig zijn. Men is al op zoek naar zwakke punten van resistente pathogenen, maar ze doen het in de afwezigheid van vatbare. Ons werk laat zien dat studies die dit competitie-aspect niet betrekken de natuurlijke kracht missen die weerstand onder controle houdt, en dat mist een enorm potentieel voor manipulatie."

Dit werk suggereert een nieuwe studierichting waarmee onderzoekers kunnen profiteren van de natuurlijke concurrentie tussen pathogenen om het ontstaan ​​van resistentie tegen geneesmiddelen te beheersen. Voor infecties zoals tuberculose en malaria, waar reeds resistente stammen van traditionele medicijnen bestaan, onderzoekers moeten vervolgens een hulpbron of voedingsstof identificeren waaraan resistente stammen meer behoefte hebben dan gevoelige stammen; bevestigen dat het beperken van de hulpbron zou leiden tot de eliminatie van resistente stammen; de meest effectieve interventiestrategie bepalen om de hulpbron te verwijderen; en lokaliseer de ideale timing van de interventie. Voor een infectie waarbij een nieuw medicijn wordt ontwikkeld, deze vragen kunnen tijdens de ontwikkelingsfase van het geneesmiddel worden beantwoord.

"Onderzoekers doen al veel moeite om resistentie tegen geneesmiddelen te identificeren als een routinematig onderdeel van de ontwikkeling van geneesmiddelen, " zei Read. "Je zou de ontwikkeling van een middelenbeperkende interventie in die pijplijn voor medicijnontwikkeling kunnen werken. De initiële kosten zouden toenemen, maar na die relatief kleine initiële investering, u kunt mogelijk de levensduur van een medicijn verlengen. Het kost honderd miljoen dollar of meer om een ​​nieuw medicijn op de markt te brengen, dus de uitbetaling kan behoorlijk groot zijn.

"Typisch als een arts resistentie tegen geneesmiddelen detecteert bij een infectie, ze zullen dat medicijn niet gebruiken. En dat is oké als je een andere optie hebt. Maar als je geen andere optie hebt, dit is het soort manipulatie waarmee je de patiënt kunt behandelen, zelfs als er weerstand is."

Naast Wale en Read, het onderzoeksteam omvat Derek Sim, Matthew Jones en Rahel Salathe in Penn State, en Troy Day aan de Queen's University, Kingston, Ontario. Dit werk werd gefinancierd door het Instituut voor Algemene Medische Wetenschappen.