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免疫系统的有效性似乎是抗生素成功抵抗持久性细菌的关键

数学模型表明,患者的免疫系统清除缓慢生长的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)细菌的变异率是抗生素是否能治愈感染的关键决定因素。加利福尼亚大学洛杉矶分校的Tsuyoshi Mikkaichi和Alexander Hoffmann以及MRSA系统免疫生物学小组在PLOS计算生物学中介绍了这项工作。

MRSA感染可导致危及生命的病症,称为持续性菌血症,其中细菌持续存在于血流中。研究人员提出,当MRSA感染人时,它以两种形式存在:正常细菌和对抗生素不敏感的生长缓慢的变种。据推测,正常细菌转变为生长缓慢变异体的速率会影响感染是否持续或可以治愈。

为了探索这个问题,Mikkaichi及其同事构建了一个数学模型,模拟典型抗生素治疗期间正常和缓慢生长的细菌群体的动态。该模型有效地作为一组多样化的虚拟患者,其中一些已治愈,另一些未治愈,使研究人员能够准确预测抗生素为何会失败。

虚拟分析表明,患者的免疫系统清除生长缓慢变异的速率 - 而不是产生它们的速率 - 是药物治疗失败或成功的关键决定因素。“基于这些发现,一种特异性杀死缓慢生长变种的药物可能是治疗持续性菌血症的最有效方法,”Mikkaichi说。

这项工作的下一步是提高对缓慢生长的MRSA变体与免疫系统之间相互作用的理解,以及为什么免疫系统在持续感染患者中杀死这些细菌可能无效。

“这些生长缓慢的变种可能通过进入患者的组织或免疫细胞并在其内部生长而隐藏在免疫系统中,”Mikkaichi说。首席研究员Alexander Hoffmann补充说:“训练免疫系统以识别隐藏在宿主细胞中的MRSA可能是一种有效的治疗策略。”

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