Ukrotitev patogenov s sluzom in fagi

Milijoni ljudi se vsako leto zdravijo z antibiotiki zaradi okužb ali kot preventivni ukrep. Centri za nadzor in preprečevanje bolezni poročajo, da je najmanj 2,8 milijona ljudi vsako leto okuženih z bakterijami, odpornimi na antibiotike, kar pomeni, da so mikrobi našli načine za premagovanje antibiotikov in še naprej rastejo. Zdravljenje okužb, odpornih na antibiotike, je drago in dolgotrajno. Dve skupini znanstvenikov, ki jih financira NIBIB, si prizadevata najti alternativne rešitve za zdravljenje bakterijskih okužb, zlasti bakterije, odporne na antibiotike.

Kako se vaš izcedek iz nosu bori proti bakterijam?

Izcedek iz nosu ni edino mesto, kjer v našem telesu obstaja sluz; povezuje tudi številne prehode, tako kot prebavni sistem, da ostanejo mazani. Raziskovalci Massachusetts Institute for Technology (MIT) so ugotovili, da sladkorji v sluzi pomagajo nadzorovati in razorožiti nadležne mikrobe v našem telesu. Večina ljudi misli, da je sluzasta snov moteča in groba, igra pa ključno vlogo v mnogih telesnih sistemih.

Mucini, sestavina, ki tvori gel v sluzi, so prevlečeni z glikani, ali sladkorja, in je bilo znano, da zavirajo nastanek biofilma, oblika rasti mikrobov, ki je pogosto povezana z okužbami in jo je težko zdraviti z antibiotiki. Ta študija, objavljeno v reviji Nature Microbiology, najde širši nabor funkcij za glikane, vezane na mucine. Raziskovalci menijo, da jim ni treba dejansko ubiti nadležnih mikrobov, ampak namesto, jih razorožite in jih naredite manj nalezljive.

Antibiotiki postajajo vse manj učinkoviti proti hitro prilagajajočim se bakterijam. Moramo izkoristiti naravne obrambne mehanizme, da se zaščitimo pred mikrobi. "

David Rampulla, Doktor znanosti, direktor programa NIBIB Biomateriali and Biomolecular Constructs

Sluz je gosto nabita s škodljivimi mikrobi, Torej, kako telo uporablja to sluzavo snov za preprečevanje okužb? Človek bi pomislil, da lahko nekaj v sluzi ubije bakterije. Ekipa MIT, vodi Katharina Ribbeck, Doktor znanosti, Profesor na oddelku za biološki inženiring, je ugotovil, da sluz ukroti patogene, ki jih vsebuje njena lepljiva matrika, tako da se imunski sistem lahko aktivira in se bori, kadar je to potrebno; vendar sluz ne ubije bakterij sama.

Mnogi so mislili, da je strukturna mreža sluzi izključno za mehanske namene, vendar smo se naučili, da ima ključno vlogo tudi pri nadzoru problematičnih patogenov. Preizkušamo, ali je ta funkcija univerzalna za mnoge vrste. "

Katharina Ribbeck, Doktor znanosti, Profesor na oddelku za biološki inženiring, MIT

Raziskovalci so secirali različne dele sluzi in ugotovili, da je ključna sestavina, ki ukroti bakterije, glikani. Glikani so verige molekul sladkorja, ki tvorijo razvejane strukture. Raziskovalci so se spraševali, ali bi imeli glikani enako moč brez drugih sestavin v sluzi. Rezultati so potrdili, da so glikani sami sposobni odpraviti patogene.

Ta študija se je osredotočila na odziv glikanov na določeno bakterijo, P. aeruginosa, ki povzroča okužbe pri ljudeh z oslabljenim imunskim sistemom. Diplomant, Kelsey Wheeler, so ugotovili, da so glikani zmanjšali moč bakterij z zatiranjem genetskih poti, odgovornih za bakterijsko komunikacijo, in tistih, ki omogočajo strjevanje ali proizvodnjo toksinov. Te poti omogočajo njihovo nalezljivo vedenje.

Ribbeck je dejal, da je eden njenih največjih izzivov prepričati ljudi, da je sluz vredna preučevanja in ne le odpadni proizvod. "Lahko ustvarimo alternativne terapevtske pristope, ki ne uporabljajo antibiotikov za ubijanje mikrobov, ampak raje uporabite naravno obliko biološkega inženiringa - sluz, "je rekel Ribbeck.

Naslednjič za Ribbecka je prekiniti glikansko kodo in razumeti, kateri glikani ukrotijo ​​določen patogen in kako se vežejo skupaj. Prav tako želi izvedeti več o tem, ali in kako lahko mikrobi zaznajo glikane in jim s tem poskušajo ubežati. Veliko različnih vrst bakterij obstaja v skupnostih v našem telesu in, deloma, sestavljajo mikrobiom osebe, ki ima bistveno vlogo pri prebavi in ​​imunskem zdravju. Ribbeck meni, da imajo glikani pomembno vlogo pri vzdrževanju in spreminjanju mikrobioma v našem telesu, in njen laboratorij začenja testirati teorijo.

Proizvodnja virusov za boj proti bakterijam, odpornim na antibiotike

Timothy Lu, Doktor znanosti, izredni profesor MIT na Oddelku za biološko inženirstvo in elektrotehniko ter računalništvo, je delal na drugem alternativnem pristopu pri zdravljenju bakterijskih okužb, odpornih na antibiotike. Lu je razvil način za inženiring posebne vrste virusa, imenovanega bakteriofag ali fag, za ubijanje različnih sevov E. coli.

Antibiotiki običajno zavirajo ali uravnavajo encime, ki so odgovorni za nadzor rasti in širjenja bakterij, daje imunskemu sistemu čas za boj proti okužbam. Fagi ubijajo bakterije z drugačnim mehanizmom. Najbolj pogosto, fagi prepoznajo poseben receptor na bakteriji, ki jim omogoča, da se vežejo in vbrizgajo svoj virus v bakterijo. Virus se bo razmnoževal in sčasoma ubil bakterije.

"Uporaba fagov za zdravljenje okužb, odpornih na antibiotike, ni nov koncept, "je dejal Lu. Pojasnil je, da bi lahko izvedli obsežno, pravočasen pregled za prepoznavanje naravno prisotnih fagov, ki ubijajo določene vrste bakterij. "Toda na koncu zaslona, verjetno vam bo ostala raznolika skupina fagov, ki jih bo težko izdelati in povečati v komercialno reproducibilnem, stroškovno učinkovit način. "

• Alge izboljšajo prebavne težave pri ljudeh,
• Nehormonske možnosti so učinkovite pri zdravljenju simptomov menopavze