Ombygning af usunde tarmmikrobiomer ved hjælp af syntetiske peptider

Du er hvad du spiser -; helt ned til mikrobiomet, der lever i din tarm. Kost kan påvirke, hvilke mikrober der er i tarmkanalen, og forskning har vist, at skadelige tarmmikrobiomændringer kan føre til sygdomme som hjertesygdomme, fedme og kræft. I dag, forskere vil rapportere udviklingen af ​​molekyler, der kan ændre sig, eller ombygge, usunde tarmmikrobiomer hos mus til mere sunde. Forskningen kan også en dag anvendes på andre tilstande relateret til kost.

Forskerne vil præsentere deres resultater på American Chemical Society (ACS) Fall 2019 National Meeting &Exposition. ACS, verdens største videnskabelige samfund, holder mødet her til og med torsdag. Den har mere end 9, 500 oplæg om en lang række videnskabelige emner.

Tarmmikrobiomet indeholder hundredvis af forskellige bakteriearter, og det er her den største koncentration af bakterier, der lever i os, befinder sig. Hvis vi alle spiste en sund kost, dyrket motion og blev ikke ældre, vi ville ikke have problemer med vores tarmmikrobiom og mange sygdomme. Men, sådan lever ikke alle mennesker. Nuværende metoder til forbedring af sammensætningen af ​​tarmmikrobiomer har involveret præbiotika, probiotika eller lægemiddelterapier. Vores mål var at tage en helt ny tilgang -; at ombygge mikrobiomet. "

M. Reza Ghadiri, Ph.d., leder af undersøgelsen

Nøglen til forskningen er en klasse af molekyler kaldet selvsamlende cykliske D, L-a-peptider. De blev oprindeligt skabt i Ghadiris laboratorium for at dræbe patogene bakterier. Peptider er korte kæder af aminosyrer forbundet med hinanden; de er byggestenene i proteiner. Ghadiris peptider findes ikke i naturen og har en yderst specifik aktivitet og selektivitet mod forskellige bakteriearter.

"Vores hypotese var, at i stedet for at dræbe bakterier, hvis vi selektivt kunne modulere væksten af ​​visse bakteriearter i tarmmikrobiomet ved hjælp af vores peptider, mere gavnlige bakterier ville vokse til at fylde nichen, og tarmen ville blive 'ombygget' til en sund tarm, "Forklarer Ghadiri." Vores teori var, at processen ville forhindre starten eller udviklingen af ​​visse kroniske sygdomme. "

For at teste denne hypotese, Ghadiri valgte hjerte -kar -sygdom og brugte en stamme af mus kendt som LDL -receptor knockout -mus. "Disse mus er opdrættet for at trives med fedtfattig kost, men når de fodres med en kost med et højt indhold af mættet fedt -; en såkaldt vestlig kost -; de udvikler højt plasmakolesterol især LDL eller 'dårlig' type, "Forklarer Ghadiri." Inden for 10 til 12 uger, de udvikler plak i deres arterier, som du ville finde hos patienter med åreforkalkning. "LDL -receptor -knockoutmus er" guldstandarden "for at teste statins effektivitet, som er meget udbredt til at reducere kolesteroltalet.

For at finde de bedste peptider til test på musemodellen, teamet udviklede et massescreeningsassay. Forskerne voksede et repræsentativt musemikrobiom i laboratoriet og testede derefter forskellige peptider med det. Ghadiri valgte derefter to peptider, der syntes at være de mest effektive til ombygning af musens tarmmikrobiom til en tilstand, der lignede musens tarmmikrobiom på en fedtfattig kost.

Den efterfølgende undersøgelse omfattede tre grupper af mus. En gruppe fik en fedtfattig kost, en anden gruppe blev fodret med en vestlig kost, og en tredje gruppe blev fodret med en vestlig kost plus orale doser af det ene eller det andet af de to peptider. Fra fækale prøver, forskerne sekventerede tarmmikrobiomet fra alle tre grupper før og efter dosering. De målte også niveauerne af molekyler, der påvirker immunsystemet, betændelse og stofskifte, og undersøgte dyrenes arterier for plak.

"Mus fodret med den vestlige kost med vores peptider havde en reduktion på 50% i det totale plasmakolesterol og der var ingen signifikant plak i arterierne, sammenlignet med musene fodret med en vestlig kost og ingen peptider, "Ghadiri siger." Vi så også undertrykte niveauer af molekyler, der øger inflammation og genbalancerede niveauer af sygdomsrelevante metabolitter. Disse mus lignede dem på en fedtfattig kost. "

De mekanismer, hvormed dette finder sted, involverer sandsynligvis gener, der påvirker galdesyrer, som igen påvirker metabolismen af ​​kolesterol, såvel som andre gener, der påvirker inflammatoriske processer såsom åreforkalkning, Siger Ghadiri.

"Dette er første gang, nogen har vist, at der er molekyler til målrettet at ombygge tarmmikrobiomet og gøre en usund tarm til en mere sund, "siger han." Dette åbner klare terapeutiske muligheder. Vi kan sekvensere individers tarm og til sidst udvikle terapier. "

• Genetisk ændring af protein i tyktarmskræftceller kan øge effektiviteten af ​​kemoterapi
• At sende påmindelser og tekstinstruktioner øger koloskopier