NAU-Forscher wollen mikrobiellen Zusammenhang zwischen zwei häufigen Atemwegserkrankungen finden

Asthma und chronische Rhinosinusitis (CRS) – eine mindestens drei Monate andauernde Nasennebenhöhlenentzündung – sind schwere und kostspielige Krankheiten, und beide sind auf dem Vormarsch. Nach Angaben der American Academy of Allergy Asthma und Immunologie, CRS betrifft bis zu 16 Prozent der erwachsenen US-Bevölkerung und verschlingt jedes Jahr unglaubliche 5 Prozent des Gesundheitsbudgets des Landes. Asthma, die eine Entzündung der unteren Atemwege beinhaltet, betrifft etwa 8 Prozent der Bevölkerung und kostet jährlich etwa 56 Milliarden US-Dollar an Gesundheitsversorgung und Zeitverlust, nach den Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten.

Die National Institutes of Health (NIH) haben kürzlich zwei Forschern der Northern Arizona University 468 US-Dollar zuerkannt. 472, um zu untersuchen, wie Mikrobiota in den oberen und unteren Atemwegen bei Patienten mit diesen Atemwegserkrankungen Entzündungen fördern.

Der menschliche Körper beherbergt Billionen von Mikroben, als Mikrobiom bezeichnet. Die meisten Forschungen zum Mikrobiom haben sich bisher auf den Darmtrakt konzentriert. Aber laut Emily Cope, Assistenzprofessorin für Biologie und stellvertretender Direktor des Pathogen and Microbiome Institute (PMI) der NAU, die Atemwege haben auch eine vielfältige mikrobielle Gemeinschaft. Sie und Co-Ermittler Greg Caporaso, außerordentlicher Professor für Biologie und Direktor des Center for Applied Microbiome Science in PMI, wird ein dreijähriges Projekt leiten, um zu bestimmen, ob Mikroben in den Nebenhöhlen und der Lunge bei Patienten mit CRS und Asthma Entzündungen auslösen.

Während Entzündungen ein normaler und notwendiger Teil des Heilungsprozesses sind, manchmal resultiert es aus einer fehlgeleiteten Immunantwort auf eine wahrgenommene, aber nicht vorhandene Bedrohung. Mit anderen Worten, das Immunsystem greift körpereigene Zellen an, denken, sie seien Eindringlinge, die zu CRS und Asthma führen können.

Zur Zeit, diese Krankheiten werden separat behandelt, aber Menschen mit CRS haben oft Asthma, lässt uns glauben, dass es eine gemeinsame Ursache geben könnte. Überraschenderweise, das Sinus- und Lungenmikrobiom von CRS- und Asthmapatienten wurde nicht zusammen untersucht."

Emily Cope, Juniorprofessorin für Biologie und stellvertretende Direktorin des Pathogen and Microbiome Institute (PMI) der NAU

Beide Zustände zu haben, kann elend sein, und unter beidem zu leiden, kann lähmend sein. Laut Cope, Menschen mit CRS berichten von einer schlechteren Lebensqualität als Menschen mit chronischen Rückenschmerzen, Diabetes oder Angina. Wenn das Team herausfinden kann, ob das Mikrobiom der oberen und unteren Atemwege die Verbindung zwischen CRS und Asthma ist, Es könnten wirksamere Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung stehen.

„Wir wissen, dass mikrobielle Metaboliten oft mit dem Immunsystem interagieren. Diese Studie wird uns helfen herauszufinden, ob diese Metaboliten eine Entzündungsreaktion auslösen,“ “ sagte sie. „Wenn wir herausfinden, dass die Krankheiten mikrobiellen Ursprungs sind, die den Weg für mikrobiombasierte Therapeutika ebnen können. Im Idealfall, Behandlungen könnten auf das Mikrobiom der oberen Atemwege (Sinus) abzielen – das viel leichter zu erreichen ist als die Lunge und für den Patienten viel verträglicher –, um beide Zustände zu lindern.

Mehrschichtige Studie, die Studenten anregen soll über eine Karriere in der Biomedizin nachdenken

Gefördert durch das NIH-Stipendium, Bewältigen, Caporaso und mehrere Studenten werden das Sinus- und Lungenmikrobiom bei gesunden Probanden und CRS-Patienten mit und ohne Asthma mithilfe von Next-Generation-Sequenzierung und metabolomischer Analyse untersuchen. Das Team wird auch die Immunreaktionen an jeder Atemwegsstelle untersuchen, um festzustellen, ob ein Zusammenhang zwischen Veränderungen des Mikrobioms und Entzündungen besteht. Um zu verstehen, wie die veränderte respiratorische Mikrobiota zu Entzündungen beiträgt, Sie werden Laborexperimente durchführen, bei denen Immunzellen mikrobiellen Metaboliten von CRS-Patienten mit Asthma ausgesetzt werden.

„Wir arbeiten mit Klinikern der University of California San Francisco zusammen, die bei chirurgischen Eingriffen Proben in Form von Nasennebenhöhlen- und Lungenabstrichen sammeln. ", sagte Cope. "Alle Proben werden in unserem Labor an der NAU analysiert."

Ein Doktorand und mindestens drei Studierende werden in alle Phasen des Projekts eingebunden, einschließlich Reisen zur UCSF, um die Kliniker zu begleiten und die Probenentnahme zu beobachten. Cope wird Studenten im Labor betreuen, und Caporaso wird Studenten bei der bioinformatischen Analyse der Mikrobiomdaten anleiten.

„Die Schüler werden von Anfang bis Ende dazu beitragen, " sagte Cope. "Ihre Beteiligung umfasst die Durchführung von Laborarbeiten, Beobachtung klinischer und chirurgischer Verfahren, Analyse der Daten und Veröffentlichung unserer Ergebnisse. Die vielen Ebenen dieses Projekts werden unsere Studenten dazu anregen, eine Karriere in der biomedizinischen Wissenschaft in Betracht zu ziehen und ihnen eine gute Grundlage für das zu geben, was sie erwartet."

Copes Labor konzentriert sich auf die menschliche Mikrobiota (Bakterien, Pilze und Viren, die eine Körperstelle bewohnen) bei chronischen Atemwegserkrankungen. CRS ist ein Schwerpunkt in ihrem Labor.

Das Caporaso-Labor verwendet angewandte Bioinformatik mit Schwerpunkt auf Mikrobiomforschung, Softwareentwicklung und Bioinformatikausbildung. Alle im Caporaso-Labor entwickelten Software und Bildungsinhalte sind Open Source und kostenlos verfügbar, um offene Wissenschaft und Bildung zu unterstützen.

• Studie:Drei-Medikamenten-Kombination verbessert das Gesamtüberleben bei Patienten mit mCRC
• Studie deckt Molekül auf, das Gewichtszunahme mit Darmbakterien in Verbindung bringt