Por lo general, es difícil predecir qué tan bien funcionarán los medicamentos cuando se combinan. A veces, dos antibióticos aumentan su efecto e inhiben el crecimiento de bacterias de manera más eficiente de lo esperado. En otros casos, el efecto combinado es más débil. Dado que hay muchas formas diferentes de combinar medicamentos, como los antibióticos, es importante poder predecir el efecto de estas combinaciones de medicamentos. Un nuevo estudio ha descubierto que a menudo es posible predecir los resultados de la combinación de ciertos antibióticos al caracterizar cuantitativamente cómo funcionan los antibióticos individuales. Ese es el resultado de un estudio conjunto del profesor Tobias Bollenbach en la Universidad de Colonia con el profesor Gasper Tkacik y el investigador doctoral Bor Kavcic en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria. El artículo «Mecanismos de interacciones farmacológicas entre antibióticos inhibidores de la traducción» se ha publicado en Nature Communications.
«Queríamos descubrir cómo funcionan los antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas en las bacterias cuando se combinan entre sí, y predecir estos efectos en la medida de lo posible, utilizando modelos matemáticos», explicó Bollenbach. Como director del grupo de investigación «Física biológica y biología de sistemas» de la Universidad de Colonia, explora cómo las células responden a combinaciones de fármacos y otras señales.
Los ribosomas bacterianos pueden traducir gradualmente la secuencia de ADN de los genes en la secuencia de aminoácidos de las proteínas (traducción). Muchos antibióticos se dirigen a este proceso e inhiben la traducción. Diferentes antibióticos bloquean específicamente diferentes pasos del ciclo de traducción. Los científicos descubrieron que las interacciones entre los antibióticos a menudo se deben a cuellos de botella en el ciclo de traducción. Por ejemplo, los antibióticos que inhiben el comienzo y la mitad del ciclo de traducción tienen efectos mucho más débiles cuando se combinan.
Para aclarar los mecanismos subyacentes de las interacciones farmacológicas, los científicos crearon cuellos de botella de traducción artificial que imitan genéticamente el efecto de antibióticos específicos. Si dicho cuello de botella se encuentra en el medio del ciclo de traducción, se forma un atasco de ribosomas, que se disuelve al introducir otro cuello de botella al comienzo del ciclo de traducción. Utilizando una combinación de modelos teóricos de física estadística y experimentos, los científicos demostraron que este efecto explica la interacción de fármacos entre antibióticos que bloquean estos pasos de traducción.
Tobias Bollenbach concluyó: «Una comprensión cuantitativa del efecto de los antibióticos individuales nos permite predecir el efecto de las combinaciones de antibióticos sin tener que probar todas las combinaciones posibles por ensayo y error. Este hallazgo es importante porque el mismo enfoque se puede aplicar a otros medicamentos, permitiendo el desarrollo de nuevas combinaciones de fármacos especialmente eficaces a largo plazo «.
