RUDN-genetiker finner et bifidobakterielt protein som kan redusere betennelse i COVID-19

En genetiker fra RUDN University studerte effekten av Bifidobacterium (tarmbakterier) på den inflammatoriske prosessen og oppdaget at overflateproteinet deres er i stand til å stoppe overdreven eller ukontrollerbar betennelse, som den som ble observert hos COVID-19 pasienter. Et fragment av dette proteinet kan brukes som en antiinflammatorisk medisin ved behandling av koronavirus og andre sykdommer. Resultatene av studien ble publisert i Anaerobe tidsskrift.

Når du er i fare, cellene i kroppen vår sender ut et SOS -signal som mottas av andre celler og forårsaker en immunrespons. Slik starter betennelse. Denne oppfordringen til handling overføres av spesielle peptider kjent som antiinflammatoriske cytokiner. Noen ganger er det for mange av dem, og det oppstår en såkalt cytokinstorm. Denne farlige og noen ganger dødelige reaksjonen observeres i alvorlige tilfeller av COVID-19. Derimot, noen patogene bakterier vet hvordan de skal lure kroppens beskyttelsessystemer:de bruker spesielle proteiner for å fange cytokiner og redusere betennelse.

Inntil nylig hadde forskere ikke vært klar over om bifidobakterier-nyttige symbiotiske mikroorganismer som lever i tarmen-har samme effekt på den inflammatoriske prosessen. En genetiker fra RUDN University var den første som demonstrerte denne mekanismen.

Forskerne gjennomførte et eksperiment for å studere hvordan FN3, et overflateprotein av Bifidobacterium longum, blokkerer eller binder cytokiner. FN3 hjelper cellene å feste seg til forskjellige overflater, inkludert tarmvegger dekket av slim. Videre, den har to proteinkarbohydratgrupper (fibronektindomene) som ligner på humane cytokinreseptorer. Eksperimentet viste at FN3 er i stand til å binde TNF-α, en av de viktigste cytokinstormfaktorene.

For å finne ut hvilke spesifikke cytokiner som er bundet av FN3, teamet brukte en metode kalt ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) og brukte den på et proteinfragment med et fibronektindomene. Først, antistoffer som bare reagerer med FN3 ble sikret på en base. Deretter, et fragment av FN3, cytokiner, og antistoffer mot dem bundet med en fluorescerende tag ble tilsatt. Som et resultat, teamet bygde en sandwich-lignende struktur:antistoff-FN3-cytokin-antistoff.

Av fire cytokiner som tilhørte forskjellige klasser, bare tumornekrosefaktoren TNF-α viste effektiv binding. Det faktum at bifidobakterielle overflateproteiner var i stand til å gjenkjenne spesifikke klasser av cytokiner støttet teamets teori:disse bakteriene er også i stand til å regulere immunresponsen vår.

Studier som dette er spesielt viktige for å forstå prosessene for immunutvikling hos nyfødte babyer, ettersom tarmmikrobiomet nesten utelukkende består av bifidobakterier. Biologer tror også at det tumornekrosefaktorspesifikke fragmentet av FN3 kan redusere nivåene av cytokinstorm hos COVID-19-pasienter.

Studier av cytokinbindende egenskaper til mikroorganismer har blitt ekstremt viktige nylig med tanke på den nåværende epidemiologiske situasjonen. Ukontrollerbar betennelse eller cytokinstorm er et av de mest fremtredende elementene i COVID-19 patogenese. Selektiv binding av TNF-α, en av de viktigste faktorene for betennelse, med et fragment av FN3 -proteinet fra Bifidobacterium longum åpner det et prospekt for å utvikle nye medisinske legemidler som vil bremse cytokinreaksjonen. Det er allerede avtalt at en preklinisk prøve av en ny FN3-basert antiinflammatorisk medisin bør gjennomføres så raskt som mulig. "

Prof. Valery Danilenko, doktorgrad i biologi fra RUDN University

Deltakerne i studien representerte også Mechnikov Research Institute of Vaccines og Sera og Vavilov Institute of General Genetics ved Russian Academy of Sciences.

• Immunsystemstudier hjelper til med å belyse en overraskende forbindelse mellom kropp og sinn
• Tilskudd av oligosakkarider fra human melk kan bidra til å forbedre tarmhelsen hos voksne