I ricercatori della NAU mirano a trovare un legame microbico tra due comuni malattie respiratorie

Asma e rinosinusite cronica (CRS)-;infiammazione dei seni paranasali che dura da almeno tre mesi-;sono malattie gravi e costose, ed entrambi sono in aumento. Secondo l'American Academy of Allergy, Asma e Immunologia, Il CRS colpisce fino al 16% della popolazione adulta degli Stati Uniti e assorbe ogni anno uno sbalorditivo 5% del budget sanitario del paese. Asma, che comporta l'infiammazione delle vie aeree inferiori, colpisce circa l'8 per cento della popolazione e costa circa 56 miliardi di dollari all'anno in assistenza sanitaria e tempo perso, secondo i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie.

Il National Institutes of Health (NIH) ha recentemente assegnato a due ricercatori della Northern Arizona University $ 468, 472 per studiare come il microbiota nelle vie aeree superiori e inferiori guida l'infiammazione nei pazienti con queste malattie del tratto respiratorio.

Il corpo umano ospita migliaia di miliardi di microbi, denominato microbioma. La maggior parte delle ricerche fino ad oggi sul microbioma si è concentrata sul tratto intestinale. Ma secondo Emily Cope, assistente professore di biologia e assistente direttore del Pathogen and Microbiome Institute (PMI) della NAU, le vie aeree hanno anche una diversa comunità microbica. Lei e il co-investigatore principale Greg Caporaso, professore associato di biologia e direttore del Center for Applied Microbiome Science in PMI, condurrà un progetto triennale per determinare se i microbi nella cavità del seno e nei polmoni innescano l'infiammazione nei pazienti con CRS e asma.

Mentre l'infiammazione è una parte normale e necessaria del processo di guarigione, a volte deriva da una risposta immunitaria sbagliata a una minaccia percepita ma inesistente. In altre parole, il sistema immunitario attacca le cellule del corpo, pensando di essere degli intrusi, che può portare a CRS e asma.

Attualmente, queste malattie sono trattate separatamente, ma le persone con CRS hanno spesso l'asma, portandoci a credere che potrebbe esserci una causa comune. Sorprendentemente, il microbioma sinusale e polmonare dei pazienti con CRS e asma non sono stati studiati in tandem".

Emily Cope, assistente professore di biologia e assistente direttore del Pathogen and Microbiome Institute (PMI) della NAU

Avere entrambe le condizioni può essere miserabile, e soffrire di entrambi può essere debilitante. Secondo Cope, le persone con CRS riferiscono una qualità di vita peggiore rispetto alle persone con mal di schiena cronico, diabete o angina. Se il team riesce a capire se il microbioma delle vie aeree superiori e inferiori è ciò che collega CRS e asma, potrebbero essere disponibili opzioni di trattamento più efficaci.

"Sappiamo che i metaboliti microbici spesso interagiscono con il sistema immunitario. Questo studio ci aiuterà a capire se questi metaboliti innescano una risposta infiammatoria, " ha detto. "Se scopriamo che le malattie sono di origine microbica, che può aprire la strada a terapie basate sul microbioma. Idealmente, i trattamenti potrebbero mirare al microbioma delle vie aeree superiori (seno nasale), che è molto più facile da raggiungere rispetto ai polmoni e molto più tollerabile per il paziente, per alleviare entrambe le condizioni".

Studio multilivello progettato per stimolare gli studenti considerare le carriere nelle scienze biomediche

Finanziato attraverso la sovvenzione NIH, Far fronte, Caporaso e diversi studenti studieranno i microbiomi sinusali e polmonari in soggetti sani e pazienti con CRS con e senza asma utilizzando il sequenziamento di nuova generazione e l'analisi metabolomica. Il team studierà anche le risposte immunitarie in ciascun sito delle vie aeree per determinare se esiste una correlazione tra i cambiamenti nel microbioma e l'infiammazione. Per capire come il microbiota respiratorio alterato contribuisce all'infiammazione, condurranno esperimenti di laboratorio che espongono le cellule immunitarie ai metaboliti microbici di pazienti con CRS con asma.

"Stiamo collaborando con i medici dell'Università della California di San Francisco che stanno raccogliendo campioni durante le procedure chirurgiche sotto forma di tamponi sinusali e polmonari, " Ha detto Cope. "Tutti i campioni saranno analizzati nel nostro laboratorio alla NAU".

Uno studente laureato e almeno tre laureandi saranno coinvolti in tutte le fasi del progetto, compreso il viaggio alla UCSF per seguire i medici e osservare la raccolta dei campioni. Cope guiderà gli studenti in laboratorio, e Caporaso guideranno gli studenti nell'analisi bioinformatica dei dati del microbioma.

"Gli studenti contribuiranno dall'inizio alla fine, " Cope ha detto. "Il loro coinvolgimento include la conduzione di lavori di laboratorio, osservare le procedure cliniche e chirurgiche, analisi dei dati e pubblicazione dei nostri risultati. I molteplici livelli di questo progetto stimoleranno i nostri studenti a considerare le carriere nella scienza biomedica e daranno loro una buona base su cosa aspettarsi".

Il laboratorio di Cope si concentra sul microbiota umano (batteri, funghi e virus che popolano un sito corporeo) nelle malattie croniche delle vie aeree. CRS è un obiettivo primario nel suo laboratorio.

Il laboratorio Caporaso utilizza la bioinformatica applicata concentrandosi sulla ricerca sul microbioma, sviluppo di software e formazione in bioinformatica. Tutto il software e i contenuti educativi sviluppati nel laboratorio Caporaso sono open source e disponibili gratuitamente per supportare la scienza e l'istruzione aperte.

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