Ekologiskt ramverk förutsäger nyckelfaktorer som avgör effekten av FMT

Vi kanske inte tänker på det ofta, men vår tarm är hem för ett komplext ekosystem av mikroorganismer som spelar en avgörande roll för hur vi fungerar. Systemet är känsligt - en liten förändring kan orsaka ett stort skifte i mikrobiomet, med allvarliga konsekvenser.

När en person tar ett antibiotikum, det kan utplåna flera bakteriearter och slänga bort denna känsliga balans. Clostridioides difficile är en vanlig patogen som koloniserar en störd tarmmikrobiota. Fekal mikrobiotatransplantation (FMT), i vilken avföring från en frisk givare transplanteras in i kolon hos en mottagare, är en framgångsrik behandling för återkommande C. difficile infektion (rCDI). I en nyligen publicerad studie, utredare från Brigham och Women's Hospital undersöker hur dynamiken hos bakteriearter kan påverka framgången för FMT vid behandling av rCDI. I Naturkommunikation , laget presenterar en algoritm för att designa personliga probiotiska cocktails för patienter med ohälsosamma tarmmikrobiomer på grund av rCDI.

Att designa en probiotisk cocktail är utmanande. Alla arter i cocktailen interagerar i ett komplicerat nätverk. När vi tittar på en art som direkt hämmar tillväxten av C. difficile , vi måste också se till att det inte indirekt främjar tillväxt av C. difficile genom interaktioner med andra arter i cocktailen. "

Yang-Yu Liu, Doktorsexamen, Assisterande professor, Institutionen för medicin, Brigham och Women's Hospital

C. difficile överförs via fekal-oral väg-dålig hygien eller förorening av mat eller vatten-och finns över hela världen. Fastän C. difficile kommer vanligtvis inte att kolonisera ett friskt kolon, det kan växa okontrollerat i en tarm som har störts på grund av antibiotika. rCDI reagerar inte på standardantibiotika och kan därför återkomma hos patienter, öka risken varje gång. FMT har visat sig bota cirka 80 procent av rCDI -fall som inte svarade på antibiotika.

Forskarna började med att modellera ett mikrobiellt samhälle och simulera FMT -processen för behandling av rCDI. Nästa, de uppskattade hur effektivt FMT skulle vara för att återställa mottagarens friska tarmmikrobiota. Teamet analyserade sedan verkliga data från en musmodell och från mänskliga patienter för att validera modelleringen.

Den teoretiska modellen hjälpte laget att förutsäga vilka faktorer som avgör effekten av FMT. De lärde sig att FMT -effekten minskar när artdiversiteten hos den infekterade människans tarmmikrobiom ökar. Teamet utvecklade också en optimeringsalgoritm för att designa en personlig probiotisk cocktail för att hjälpa personer med rCDI. Algoritmen är baserad på ekologisk teori som utformar en cocktail med det minsta antalet bakteriearter, med tanke på artens komplicerade ekologiska nätverk. De personliga probiotiska cocktailsna innehåller arter som är effektiva hämmare av C. difficile och kan administreras till patienter med rCDI för att återställa deras tarmmikrobiota.

"Vi har nu en ekologisk förståelse för FMT - varför det fungerar och varför det ibland misslyckas med rCDI, "sa Liu." Vi kan gå vidare för att bättre förstå effekten av FMT och hur vi kan använda det för att behandla andra sjukdomar i samband med störd mikrobiota, som IBD, autism och fetma. "

• AGA -vitboken ger en färdplan för screening av kolorektal cancer
• Antioxidanter i kosten kan öka risken för tarmcancer,