Rimodellamento dei microbiomi intestinali malsani con l'aiuto di peptidi sintetici

Tu sei quello che mangi -; fino al microbioma che vive nel tuo intestino. La dieta può influenzare quali microbi si trovano nel tratto intestinale, e la ricerca ha dimostrato che i cambiamenti dannosi del microbioma intestinale possono portare a malattie come malattie cardiache, obesità e cancro. Oggi, gli scienziati riferiranno lo sviluppo di molecole che possono cambiare, o rimodellare, microbiomi intestinali malsani nei topi in quelli più salutari. La ricerca potrebbe un giorno essere applicata anche ad altre condizioni legate alla dieta.

I ricercatori presenteranno i loro risultati all'American Chemical Society (ACS) Fall 2019 National Meeting &Exposition. SINDROME CORONARICA ACUTA, la più grande società scientifica del mondo, terrà la riunione qui fino a giovedì. È dotato di più di 9, 500 presentazioni su un'ampia gamma di argomenti scientifici.

Il microbioma intestinale contiene centinaia di specie diverse di batteri ed è il luogo in cui risiede la più grande concentrazione di batteri che vivono in noi. Se mangiassimo tutti una dieta sana, esercitato e non invecchiato, non avremmo problemi con il nostro microbioma intestinale e molte malattie. Ma, non è così che vivono tutte le persone. Gli attuali metodi volti a migliorare la composizione dei microbiomi intestinali hanno coinvolto i prebiotici, probiotici o terapie farmacologiche. Il nostro obiettivo era quello di adottare un approccio totalmente nuovo -; per rimodellare il microbioma".

M. Reza Ghadiri, dottorato di ricerca, capo dello studio

La chiave della ricerca è una classe di molecole chiamate cicliche autoassemblanti D, L-α-peptidi. Sono stati creati nel laboratorio di Ghadiri originariamente per uccidere i batteri patogeni. I peptidi sono brevi catene di amminoacidi legati tra loro; sono gli elementi costitutivi delle proteine. I peptidi di Ghadiri non si trovano in natura e hanno una modalità di attività e selettività altamente specifica contro diverse specie batteriche.

"La nostra ipotesi era che invece di uccidere i batteri, se potessimo modulare selettivamente la crescita di alcune specie di batteri nel microbioma intestinale usando i nostri peptidi, i batteri più benefici crescerebbero per riempire la nicchia, e l'intestino verrebbe "rimodellato" in un intestino sano, " Spiega Ghadiri. "La nostra teoria era che il processo avrebbe impedito l'insorgenza o la progressione di alcune malattie croniche".

Per verificare questa ipotesi, Ghadiri ha scelto le malattie cardiovascolari e ha utilizzato un ceppo di topi noto come topi knockout per il recettore LDL. "Questi topi sono stati allevati per prosperare con diete a basso contenuto di grassi, ma quando vengono nutriti con una dieta ricca di grassi saturi -; una cosiddetta dieta occidentale -; sviluppano colesterolo plasmatico alto, soprattutto il tipo LDL o "cattivo", " Spiega Ghadiri. "Entro 10-12 settimane, sviluppano placche nelle loro arterie come si troverebbero nei pazienti affetti da aterosclerosi." I topi knockout per il recettore LDL sono il "gold standard" per testare l'efficacia delle statine, che sono ampiamente utilizzati per ridurre i livelli di colesterolo.

Per trovare i migliori peptidi da testare sul modello murino, il team ha sviluppato un test di screening di massa. Gli scienziati hanno coltivato un microbioma di topo rappresentativo in laboratorio e poi hanno testato vari peptidi con esso. Ghadiri ha quindi selezionato due peptidi che sembravano essere i più efficaci per rimodellare il microbioma intestinale del topo in uno stato simile al microbioma intestinale dei topi con una dieta povera di grassi.

Lo studio successivo ha incluso tre gruppi di topi. Un gruppo è stato nutrito con una dieta povera di grassi, un altro gruppo è stato nutrito con una dieta occidentale, e un terzo gruppo è stato alimentato con una dieta occidentale più dosi orali dell'uno o dell'altro dei due peptidi. Da campioni fecali, i ricercatori hanno sequenziato il microbioma intestinale di tutti e tre i gruppi prima e dopo la somministrazione. Hanno anche misurato i livelli di molecole che influenzano il sistema immunitario, infiammazione e metabolismo, ed esaminò le arterie degli animali alla ricerca di placche.

"I topi alimentati con la dieta occidentale con i nostri peptidi hanno avuto una riduzione del 50% del colesterolo plasmatico totale, e non c'era placca significativa nelle arterie, rispetto ai topi alimentati con una dieta occidentale e senza peptidi, " Ghadiri dice. "Abbiamo anche visto livelli soppressi di molecole che aumentano l'infiammazione e livelli riequilibrati di metaboliti rilevanti per la malattia. Questi topi assomigliavano a quelli che seguivano una dieta povera di grassi".

I meccanismi con cui questo avviene molto probabilmente coinvolgono geni che influenzano gli acidi biliari, che a loro volta influenzano il metabolismo del colesterolo, così come altri geni che influenzano i processi infiammatori come l'aterosclerosi, dice Ghadiri.

"Questa è la prima volta che qualcuno ha dimostrato che esistono molecole per rimodellare intenzionalmente il microbioma intestinale e trasformare un intestino malsano in uno più sano, " dice. "Questo apre chiare possibilità terapeutiche. Possiamo sequenziare le viscere degli individui e alla fine sviluppare terapie".

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