Microbiólogo explica cócteles de fármacos y cómo los investigadores encuentran las combinaciones adecuadas para mejorar los resultados
Bree Aldridge es profesora asociada de biología molecular y microbiología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Tufts. Crédito: Kelvin Ma
Cuando abres un cartón de helado napolitano, ¿cómo lo sacas? Tal vez tome un poco de chocolate y fresa juntos, o tal vez coma un sabor a la vez. Los tres sabores están allí para satisfacer la variación que necesita para ese servicio, no muy diferente de la terapia de combinación de medicamentos, dice Bree Aldridge, profesora asociada de biología molecular y microbiología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Tufts y directora asociada del Centro Stuart B. Levy para Integración. Manejo de la Resistencia Antimicrobiana (CIMAR).
Usar dos o más medicamentos juntos como tratamiento es una idea simple con una base complicada. Para combinar medicamentos para tratar infecciones complejas como la tuberculosis, el VIH y la mayoría de los cánceres, primero debemos comprender cómo funcionan juntos sus mecanismos. Un fármaco puede dirigirse a una vía, otro fármaco a otra vía. Si las células infectadas crecen a ritmos diferentes, algunas clases de antibióticos eliminan mejor las células de rápido crecimiento, mientras que otras eliminan mejor las células de crecimiento lento. Puede haber miles de combinaciones para medir. Si se encuentran las combinaciones correctas, dicha terapia multifarmacológica puede aumentar la eficacia del tratamiento y prevenir el desarrollo de resistencia a los fármacos, ambas metas importantes a largo plazo.
El laboratorio multidisciplinario de Aldridge combina la medición cuantitativa con modelos matemáticos para comprender las estrategias de supervivencia de Mycobacterium tuberculosis, la bacteria que causa la TB, con el objetivo de acortar el tiempo de tratamiento. También explora cómo se pueden aplicar sus métodos a otros patógenos.
Tufts Now habló con Aldridge sobre cómo encontrar los cócteles de medicamentos adecuados, ralentizar la resistencia a los antimicrobianos y el papel que la inteligencia artificial puede tener en ambos.
Tufts Now: ¿Qué es la terapia de combinación de medicamentos?
Bree Aldridge: La terapia de combinación de medicamentos es simplemente usar medicamentos juntos con el propósito de aumentar la eficacia. Hay muchas enfermedades que se tratan con terapia combinada, incluidas la tuberculosis, el VIH y muchos tipos de cáncer.
Una de las razones detrás de esto es la idea de que las infecciones son heterogéneas, lo que significa que está tratando a más de una tipo de infección A veces se necesita más de un medicamento porque las bacterias se encuentran en diferentes estados. Es posible que un medicamento solo se dirija a las bacterias en ciertos estados, por lo que necesita otro medicamento para eliminar a los demás. Si piensa por qué necesita ciclos de tratamiento prolongados, es porque hay una subpoblación de bacterias que no se trató con éxito. Necesitamos saber qué son esas células y cómo llegaron a ser tan resistentes para que podamos diseñar terapias dirigidas a estas llamadas células persistentes.
Esta heterogeneidad también se encuentra en la biología del cáncer, en que las células en un tumor puede variar y tener diferentes respuestas a cada fármaco. Es por eso que el tratamiento del cáncer puede requerir terapias combinadas prolongadas, al igual que el tratamiento de algunas infecciones.
Existen otras razones importantes para usar terapias combinadas para las infecciones. Una es retardar la adquisición de resistencia a los medicamentos. Si solo usa la monoterapia, terminará con resistencia.
Vale la pena señalar que algunos laboratorios han descubierto que las terapias combinadas pueden promover la adquisición de resistencia a los medicamentos. Las bacterias pueden responder a un fármaco de una manera que le ayude a lidiar mejor con otro fármaco y que pueda promover la resistencia. Es un dar o recibir, y realmente destaca que necesitamos más investigación en esta área.
En segundo lugar, a veces los medicamentos mejoran la eficacia de los demás, esto se llama sinergia. Las combinaciones sinérgicas pueden permitirle usar dosis más bajas de medicamentos minimizando los efectos secundarios o pueden eliminar la infección de manera más eficiente.
¿Cuáles son algunos de los desafíos con la identificación y el uso de terapias combinadas?
Es difícil sepa qué medicamentos funcionarán juntos porque los medicamentos en combinación no actúan juntos de la manera que usted espera que lo hagan en función de cómo funcionan los medicamentos solos. Una analogía es la cocina: a veces hay una mezcla sorprendente de cosas que van juntas que no hubieras esperado que funcionaran según su perfil individual. ¿Por qué juntarías fresa y queso de cabra? Pero saben muy bien juntos en una ensalada.
Uno de los mayores desafíos para encontrar combinaciones es el gran tamaño del espacio de combinación. Digamos que tiene 20 medicamentos disponibles y está haciendo una combinación de tres vías. Son más de mil combinaciones. ¿Cómo examinas eso sin medirlo todo?
Al mismo tiempo, las células a las que te diriges para el tratamiento están en diferentes estados. Esto significa que no podemos usar solo una medición o evaluación para cada posible combinación de medicamentos. En cambio, tenemos que medir qué tan efectivas son las combinaciones cuando las bacterias se cultivan en diferentes ambientes.
¿Cómo pueden los investigadores identificar de manera más eficiente las sinergias entre las drogas?
Aunque 1,000 son demasiadas combinaciones para pruebas en modelos animales preclínicos, podemos medirlos en el laboratorio con estudios in vitro (estudio de las células en cultivo) en placas de pocillos múltiples, lo que permite la medición simultánea de muchas respuestas a fármacos. Estos experimentos rápidos y económicos pueden ser una evaluación lo suficientemente buena para saber qué combinaciones deben probarse luego en un modelo animal. Este ha sido uno de los objetivos de mi laboratorio.
Incluso las mediciones in vitro deben ser más eficientes cuando se pasa de medir dos medicamentos en combinación a tres o más. Necesita más espacio y equipo para realizar estas mediciones. Ahí es donde entra en juego un método como DiaMOND. Con DiaMOND, medimos las combinaciones de medicamentos en dosis que brindan la mayor cantidad de información, lo que nos permite realizar menos mediciones pero aun así determinar el potencial de cada combinación de medicamentos. Usamos inteligencia artificial para predecir resultados en animales y en la clínica a partir de datos que podemos medir fácilmente en el laboratorio.
Los nuevos antibióticos no llegan al mercado rápidamente, principalmente porque son costosos de desarrollar y los ingresos anticipados no justifican el costo, sin embargo, la resistencia a los antibióticos sigue siendo una creciente amenaza para la salud mundial. ¿Podrían las nuevas combinaciones de medicamentos previamente aprobados proporcionar una posible solución?
Los nuevos medicamentos contra la TB están en camino, por lo que son una especie de historia de éxito en el desarrollo de medicamentos. Pero al mismo tiempo, nosotros y otros investigadores estamos probando activamente nuevas combinaciones de medicamentos existentes, que deberían ayudar en la lucha contra la resistencia a los antibióticos.
En CIMAR, aprovechamos la colaboración entre médicos y científicos básicos para explore cómo utilizar mejor las mediciones in vitro para comprender y transformar el uso de terapias combinadas en la clínica. En este momento, estamos trabajando para asegurarnos de que los modelos de crecimiento que usamos en el laboratorio imiten los ambientes de la infección en el cuerpo. Estos ambientes pueden ser ricos en lípidos o tener bajos niveles de oxígeno. Una de las conclusiones principales de nuestro estudio reciente es que este contexto en nuestros modelos experimentales realmente influye en qué tan bien nuestros datos predicen los resultados en modelos animales preclínicos.
Estoy muy entusiasmado con el potencial de las terapias combinadas y la enfoque que estamos tomando en CIMAR para utilizar completamente los datos en el laboratorio y en la clínica. Nuestro enfoque basado en datos nos ayudará a aprovechar al máximo los medicamentos que tenemos, crear estrategias sobre cómo usar nuevos antibióticos y aprender a diseñar terapias personalizadas para patógenos bacterianos.
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La IA predice qué combinaciones de medicamentos matan las células cancerosas Proporcionado por la Universidad de Tufts Cita: Microbiólogo explica cócteles de medicamentos y cómo los investigadores encuentran las combinaciones adecuadas para mejorar los resultados (2022, 17 de enero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-01-microbiologist-drug-cocktails-outcomes.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.