Des chercheurs du NAU visent à trouver un lien microbien entre deux maladies respiratoires courantes

Asthme et rhinosinusite chronique (SRC) - ; inflammation des sinus qui dure au moins trois mois - ; sont des maladies graves et coûteuses, et les deux sont à la hausse. Selon l'Académie américaine des allergies, Asthme et immunologie, Le SRC affecte jusqu'à 16 pour cent de la population adulte américaine et consomme chaque année 5 pour cent du budget de la santé du pays. Asthme, qui implique une inflammation des voies respiratoires inférieures, touche environ 8 % de la population et coûte environ 56 milliards de dollars par an en soins de santé et en temps perdu, selon les Centers for Disease Control and Prevention.

Les National Institutes of Health (NIH) ont récemment accordé à deux chercheurs de la Northern Arizona University 468 $, 472 pour étudier comment le microbiote des voies respiratoires supérieures et inférieures provoque l'inflammation chez les patients atteints de ces maladies des voies respiratoires.

Le corps humain abrite des milliards de microbes, appelé microbiome. La plupart des recherches à ce jour sur le microbiome se sont concentrées sur le tractus intestinal. Mais selon Emily Cope, professeur adjoint de biologie et directeur adjoint du Pathogen and Microbiome Institute (PMI) de la NAU, les voies respiratoires ont également une communauté microbienne diversifiée. Elle et le co-chercheur principal Greg Caporaso, professeur agrégé de biologie et directeur du Center for Applied Microbiome Science in PMI, dirigera un projet de trois ans visant à déterminer si les microbes de la cavité sinusale et des poumons déclenchent une inflammation chez les patients atteints à la fois du SRC et de l'asthme.

Alors que l'inflammation est une partie normale et nécessaire du processus de guérison, parfois, cela résulte d'une réponse immunitaire malavisée à une menace perçue mais inexistante. En d'autres termes, le système immunitaire attaque les propres cellules du corps, pensant qu'ils sont des intrus, qui peut conduire au SRC et à l'asthme.

Actuellement, ces maladies sont traitées séparément, mais les personnes atteintes du SRC souffrent souvent d'asthme, nous amène à croire qu'il pourrait y avoir une cause commune. Étonnamment, le microbiome des sinus et des poumons des patients atteints de SRC et d'asthme n'a pas été étudié en tandem. »

Emilie Cope, professeur adjoint de biologie et directeur adjoint du Pathogen and Microbiome Institute (PMI) de la NAU

Avoir l'une ou l'autre condition peut être misérable, et souffrir des deux peut être débilitant. Selon Copé, les personnes atteintes de SRC rapportent une qualité de vie pire que les personnes souffrant de maux de dos chroniques, diabète ou angine de poitrine. Si l'équipe peut déterminer si le microbiome des voies respiratoires supérieures et inférieures est ce qui lie le SRC et l'asthme, des options de traitement plus efficaces pourraient devenir disponibles.

« Nous savons que les métabolites microbiens interagissent souvent avec le système immunitaire. Cette étude nous aidera à déterminer si ces métabolites déclenchent une réponse inflammatoire, " dit-elle. " Si nous découvrons que les maladies sont d'origine microbienne, qui peut ouvrir la voie à des thérapies basées sur le microbiome. Idéalement, les traitements pourraient cibler le microbiome des voies respiratoires supérieures (sinus) - qui est beaucoup plus facile à atteindre que les poumons et beaucoup plus tolérable pour le patient - pour soulager les deux conditions."

Étude à plusieurs niveaux conçue pour stimuler les étudiants envisager des carrières en sciences biomédicales

Financé par la subvention du NIH, Se débrouiller, Caporaso et plusieurs étudiants étudieront les microbiomes des sinus et des poumons chez des sujets sains et des patients atteints de SRC avec et sans asthme en utilisant le séquençage de nouvelle génération et l'analyse métabolomique. L'équipe étudiera également les réponses immunitaires dans chaque site des voies respiratoires pour déterminer s'il existe une corrélation entre les modifications du microbiome et l'inflammation. Pour comprendre comment le microbiote respiratoire altéré contribue à l'inflammation, ils mèneront des expériences de laboratoire qui exposeront les cellules immunitaires à des métabolites microbiens de patients atteints de SRC souffrant d'asthme.

"Nous collaborons avec des cliniciens de l'Université de Californie à San Francisco qui collectent des échantillons lors d'interventions chirurgicales sous la forme d'écouvillons des sinus et des poumons, " Cope a déclaré. "Tous les échantillons seront analysés dans notre laboratoire à NAU."

Un étudiant diplômé et au moins trois étudiants de premier cycle seront impliqués dans toutes les phases du projet, y compris se rendre à l'UCSF pour observer les cliniciens et observer le prélèvement d'échantillons. Cope encadrera les étudiants du laboratoire, et Caporaso guidera les étudiants dans l'analyse bioinformatique des données du microbiome.

"Les étudiants contribueront du début à la fin, " Cope a déclaré. " Leur implication comprend la conduite de travaux de laboratoire, observer les procédures cliniques et chirurgicales, l'analyse des données et la publication de nos résultats. Les multiples couches de ce projet stimuleront nos étudiants à envisager des carrières en sciences biomédicales et leur donneront une bonne base pour savoir à quoi s'attendre. »

Le laboratoire de Cope se concentre sur le microbiote humain (bactéries, champignons et virus qui habitent un site du corps) dans les maladies chroniques des voies respiratoires. Le SRC est l'objectif principal de son laboratoire.

Le laboratoire Caporaso utilise la bioinformatique appliquée en se concentrant sur la recherche sur le microbiome, développement de logiciels et enseignement de la bioinformatique. Tous les logiciels et contenus éducatifs développés dans le laboratoire Caporaso sont open source et disponibles gratuitement pour soutenir la science et l'éducation ouvertes.

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