Es gab eine Zeit, in der Catherine Wakeman dachte, sie könnte Ärztin werden, doch dann hatte sie während ihres Studiums die Gelegenheit, an der Laborforschung teilzunehmen.
Als außerordentlicher Professor am Department of Biological Sciences der Texas Tech University ist Wakeman seitdem von der Forschung begeistert.
Das Bestreben, neues Wissen zu entdecken und diese Erkenntnisse mit der breiteren medizinischen Gemeinschaft zu teilen, ist Teil dessen, was ihre aktuelle Forschung antreibt. Wakeman testet die Wirksamkeit einzigartiger Kombinationen bereits zugelassener Antibiotika gegen verschiedene Stämme arzneimittelresistenter Mikroorganismen.
„Mit dem Aufkommen von Antibiotikaresistenzen und einer möglichen nächsten Pandemie gibt es einen großen Schub für die Entdeckung neuer Antibiotika-Wirkstoffe“, sagte sie. „Das ist ein toller Weg und sehr wichtig, aber wenn man erst einmal ein neues Medikament entdeckt, dauert es lange.“ Wir müssen es klinisch testen, bevor es eingesetzt werden kann. Wir wollen die Wirksamkeit der derzeit verfügbaren Antibiotika wiederherstellen.“
Zwei weitere Fakultätsmitglieder der Texas Tech sind ebenfalls Teil des Projekts.
Amanda Brown, eine außerordentliche Professorin für Biowissenschaften, die sich auf Metagenomik, das Studium spezifischer Gemeinschaften von Mikroorganismen, spezialisiert hat, und Allie Smith, eine außerordentliche Professorin am Honors College mit Spezialisierung auf klinische Mikrobiologie, nutzen zusätzlich ihr Fachwissen für die Forschung Kendra Rumbaugh vom Health Sciences Center der Texas Tech University.
Die Arbeit der Gruppe zielt darauf ab, diesen Zeitrahmen für neue Medikamente zu beseitigen, indem sie derzeit verfügbare und zugelassene Antibiotika einnimmt und sie in einzigartigen Kombinationen testet, um Mikroben anzugreifen, die eine Resistenz gegen Medikamente entwickelt haben. Wenn ein Medikament möglicherweise nicht mehr wirksam ist, kann es sein, dass ein anderes Medikament (oder eine Kombination davon) wirksam ist.
„Es gibt Hinweise darauf, dass mit zunehmender Resistenz gegenüber bestimmten Antibiotikaklassen auch Anfälligkeiten entstehen können“, sagte Wakeman. „Wir möchten sehen, ob wir dieses Phänomen im weiteren Sinne identifizieren können und dann in der Lage sein, klinischen Mikrobiologen Vorschläge zu machen, dass sie, wenn sie eine Resistenz gegen Antibiotikum X beobachten, einen Versuch mit Antibiotikum Y in Betracht ziehen.“
Diese Eigenschaft des Widerstands, der auch Schwachstellen schafft, wird als Fitness-Kompromiss bezeichnet.
„Anstatt neue Antibiotika zu entdecken, deren klinische Studien und FDA-Zulassungen viele Jahre dauern könnten, können wir die derzeit verfügbaren Klassen nutzen“, sagte sie. „Wir glauben, dass Fitness-Kompromisse auf eine Weise auftreten können, die bestimmte Antibiotika gegen unerwartete Arten von Mikroben nützlich macht.“
Der andere, ebenso wichtige Schwerpunkt der Forschung wird untersuchen, wie Mikroben miteinander interagieren, um Infektionen zu verursachen. Bei vielen chronischen Infektionen ist mehr als eine Mikrobenart verantwortlich.
„Chronische Infektionen enthalten normalerweise mehrere Arten von Mikroben“, sagte sie. „Allerdings besteht der erste Schritt in der klinischen Mikrobiologie typischerweise in der Isolierung der vermutlich pathogeneren Mikrobe, wodurch der Gemeinschaftskontext während der Antibiotika-Empfindlichkeitstests entfernt wird.“
Wakeman sagte jedoch, dass sich Mikroben in einem Zustand, den sie als gemischte Spezies bezeichnete, anders verhalten würden. Folglich sind bestimmte Antibiotika aufgrund der Art und Weise, wie die Mikroben zusammenarbeiten, möglicherweise nicht wirksam.
„Eine Mikrobe könnte eine andere schützen, weil sie sich selbst gegen das Antibiotikum schützt“, sagte sie. „Die Art und Weise, wie sie ihr Verhalten ändern, kann sie weniger anfällig für einige Klassen von Antibiotika machen, die wir verwenden. Die Behandlung einer chronischen Infektion kann auf der Grundlage von Daten aus einer Reinkultur auf einen Mikroorganismus abzielen, aber in einem infektiösen Kontext wie diesem gibt es oft einen viel komplexere Gemeinschaft der beteiligten Mikroben.“