Mit Schleim und Phagen Krankheitserreger zähmen

Millionen von Menschen werden jedes Jahr wegen Infektionen oder zur Vorbeugung mit Antibiotika behandelt. Die Centers for Disease Control and Prevention berichtet, dass jedes Jahr mindestens 2,8 Millionen Menschen mit antibiotikaresistenten Bakterien infiziert sind. Das bedeutet, dass die Keime Wege gefunden haben, Antibiotika zu überwältigen und weiter zu wachsen. Die Behandlung antibiotikaresistenter Infektionen ist kosten- und zeitintensiv. Zwei Teams von NIBIB-finanzierten Wissenschaftlern haben daran gearbeitet, alternative Lösungen für die Behandlung bakterieller Infektionen zu finden. vor allem antibiotikaresistente Bakterien.

Wie bekämpft Ihre laufende Nase Bakterien?

Eine laufende Nase ist nicht der einzige Ort, an dem Schleim in unserem Körper vorhanden ist; es säumt auch viele Durchgänge, wie das Verdauungssystem, um sie geschmiert zu halten. Forscher des Massachusetts Institute for Technology (MIT) haben herausgefunden, dass Zucker im Schleim dazu beiträgt, lästige Mikroben in unserem Körper zu kontrollieren und zu entwaffnen. Die meisten Leute denken, dass die schleimige Substanz lästig und ekelhaft ist. aber es spielt in vielen Körpersystemen eine entscheidende Rolle.

Schleimstoffe, die gelbildende Komponente im Schleim, sind mit Glykanen überzogen, oder Zucker, und sind dafür bekannt, die Bildung von Biofilm zu unterdrücken, eine mikrobielle Wachstumsform, die oft mit Infektionen verbunden und mit Antibiotika schwer zu behandeln ist. Diese Studie, veröffentlicht in Nature Microbiology, findet ein breiteres Spektrum an Funktionen für die an Mucine gebundenen Glykane. Forscher glauben, dass sie die lästigen Mikroben möglicherweise nicht wirklich töten müssen. aber stattdessen, entwaffnen Sie sie und machen Sie sie weniger ansteckend.

Antibiotika werden gegen schnell adaptierende Bakterien weniger wirksam. Wir müssen natürlich – auftretende Abwehrmechanismen nutzen, um uns vor Mikroben zu schützen."

David Rampulla, Ph.D., Direktor des NIBIB Biomaterials and Biomolecular Constructs Programms

Schleim ist dicht mit schädlichen Mikroben gefüllt, Wie verwendet der Körper diese schleimige Substanz, um Infektionen vorzubeugen? Man könnte meinen, dass etwas im Schleim die Bakterien abtötet. Das MIT-Team, geleitet von Katharina Ribbeck, Ph.D., Professor am Fachbereich Bioingenieurwesen, hat herausgefunden, dass Schleim Krankheitserreger, die in seiner klebrigen Matrix enthalten sind, zähmt, so dass das Immunsystem eingreifen und kämpfen kann, wenn es nötig ist – aber Schleim tötet Bakterien nicht selbst ab.

Viele dachten, das strukturelle Schleimnetzwerk sei rein mechanischen Zwecken, Aber wir haben gelernt, dass es auch bei der Bekämpfung problematischer Krankheitserreger eine entscheidende Rolle spielt. Wir testen, ob diese Funktion für viele Arten universell ist."

Katharina Ribbeck, Ph.D., Professor am Fachbereich Bioingenieurwesen, MIT

Die Forscher sezierten die verschiedenen Teile des Schleims und fanden heraus, dass der Hauptbestandteil, der Bakterien zähmte, Glykane waren. Glykane sind Ketten von Zuckermolekülen, die verzweigte Strukturen bilden. Die Forscher fragten sich, ob die Glykane ohne die anderen Bestandteile im Schleim die gleiche Kraft hätten. Die Ergebnisse bestätigten, dass die Glykane in der Lage sind, Krankheitserreger selbst zu entschärfen.

Diese Studie konzentrierte sich auf die Reaktion der Glykane auf ein bestimmtes Bakterium, P. aeruginosa, die bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem Infektionen verursacht. Doktorand, Kelsey Wheeler, fanden heraus, dass die Glykane die Bakterien weniger wirksam machten, indem sie genetische Wege unterdrückten, die für die bakterielle Kommunikation verantwortlich sind und die eine Verklumpung oder die Toxinproduktion ermöglichen. Diese Wege ermöglichen ihr infektiöses Verhalten.

Ribbeck sagte, eine ihrer größten Herausforderungen sei es gewesen, die Menschen davon zu überzeugen, dass Schleim es wert ist, untersucht zu werden und nicht nur ein Abfallprodukt. „Wir können alternative therapeutische Ansätze entwickeln, die keine Antibiotika verwenden, um Mikroben abzutöten. sondern verwenden Sie stattdessen die Form der biologischen Technik der Natur – Schleim, “ sagte Ribbeck.

Als nächstes geht es für Ribbeck darum, den Glykan-Code zu knacken und zu verstehen, welche Glykane einen bestimmten Krankheitserreger zähmen und wie sie sich aneinander binden. Außerdem möchte sie mehr darüber erfahren, ob und wie Mikroben Glykane wahrnehmen und versuchen, ihnen zu entkommen. Viele verschiedene Arten von Bakterien koexistieren in Gemeinschaften in unserem Körper und teilweise, das Mikrobiom einer Person ausmachen, die eine wesentliche Rolle für die Verdauung und die Gesundheit des Immunsystems spielt. Ribbeck glaubt, dass Glykane eine wichtige Rolle bei der Erhaltung und Veränderung des Mikrobioms in unserem Körper spielen. und ihr Labor beginnt, die Theorie zu testen.

Herstellung von Viren zur Bekämpfung antibiotikaresistenter Bakterien

Timothy Lu, Ph.D., ein MIT Associate Professor am Department of Biological Engineering and Electrical Engineering and Computer Science, hat an einem anderen alternativen Ansatz zur Behandlung von antibiotikaresistenten bakteriellen Infektionen gearbeitet. Lu hat eine Methode entwickelt, um einen speziellen Virustyp namens Bakteriophage oder Phagen zu entwickeln, um verschiedene E. coli-Stämme abzutöten.

Antibiotika hemmen oder regulieren typischerweise Enzyme, die für die Kontrolle des Wachstums und der Ausbreitung von Bakterien verantwortlich sind. dem Immunsystem Zeit geben, Infektionen zu bekämpfen. Phagen töten Bakterien durch einen anderen Mechanismus. Am häufigsten, Phagen erkennen einen spezifischen Rezeptor auf einem Bakterium, der es ihnen ermöglicht, sich zu binden und ihr Virus in die Bakterien zu injizieren. Das Virus repliziert und tötet schließlich die Bakterien.

„Die Verwendung von Phagen zur Behandlung von antibiotikaresistenten Infektionen ist kein neues Konzept, " sagte Lu. Er erklärte, dass man eine umfangreiche, rechtzeitiges Screening, um natürlich vorkommende Phagen zu identifizieren, die bestimmte Bakterienarten abtöten. „Aber am Ende des Bildschirms, Sie werden wahrscheinlich mit einer vielfältigen Gruppe von Phagen zurückbleiben, die schwer herzustellen und in einem kommerziell reproduzierbaren Maßstab zu vergrößern sind, Kosteneffektiver Weg."

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