De National Institutes of Health (NIH) hebben onlangs twee onderzoekers van de Northern Arizona University $ 468 toegekend, 472 om te onderzoeken hoe microbiota in de bovenste en onderste luchtwegen ontstekingen veroorzaken bij patiënten met deze aandoeningen van de luchtwegen.
Het menselijk lichaam herbergt biljoenen microben, het microbioom genoemd. Het meeste onderzoek naar het microbioom tot nu toe heeft zich gericht op het darmkanaal. Maar volgens Emily Cope, universitair docent biologie en adjunct-directeur van NAU's Pathogen and Microbiome Institute (PMI), de luchtwegen hebben ook een diverse microbiële gemeenschap. Zij en co-hoofdonderzoeker Greg Caporaso, universitair hoofddocent biologie en directeur van het Center for Applied Microbiome Science in PMI, zal een driejarig project leiden om te bepalen of microben in de sinusholte en de longen ontstekingen veroorzaken bij patiënten met zowel CRS als astma.
Hoewel ontsteking een normaal en noodzakelijk onderdeel is van het genezingsproces, soms is het het gevolg van een misplaatste immuunrespons op een waargenomen maar niet-bestaande bedreiging. Met andere woorden, het immuunsysteem valt de lichaamseigen cellen aan, denken dat het indringers zijn, wat kan leiden tot CRS en astma.
Momenteel, deze ziekten worden afzonderlijk behandeld, maar mensen met CRS hebben vaak astma, ons doet geloven dat er misschien een gemeenschappelijke oorzaak is. Verrassend genoeg, het sinus- en longmicrobioom van CRS- en astmapatiënten zijn niet gelijktijdig bestudeerd."
Emily Cope, universitair docent biologie en adjunct-directeur van NAU's Pathogen and Microbiome Institute (PMI)
Het hebben van een van beide aandoeningen kan ellendig zijn, en lijden aan beide kan slopend zijn. Volgens Cope, mensen met CRS melden een slechtere kwaliteit van leven dan mensen met chronische rugpijn, diabetes of angina. Als het team erachter kan komen of het microbioom van de bovenste en onderste luchtwegen CRS en astma met elkaar verbindt, er zouden effectievere behandelingsopties beschikbaar kunnen komen.
"We weten dat microbiële metabolieten vaak een wisselwerking hebben met het immuunsysteem. Deze studie zal ons helpen erachter te komen of deze metabolieten een ontstekingsreactie veroorzaken, "zei ze. "Als we erachter komen dat de ziekten van microbiële oorsprong zijn, die de weg kunnen banen voor op microbioom gebaseerde therapieën. Ideaal, behandelingen kunnen zich richten op het microbioom van de bovenste luchtwegen (sinus), dat veel gemakkelijker te bereiken is dan de longen en veel draaglijker voor de patiënt, om beide aandoeningen te verlichten."
Gefinancierd via de NIH-subsidie, Omgaan met, Caporaso en verschillende studenten zullen het sinus- en longmicrobioom bestuderen bij gezonde proefpersonen en CRS-patiënten met en zonder astma met behulp van next-generation sequencing en metabolomische analyse. Het team zal ook de immuunresponsen in elke luchtwegsite bestuderen om te bepalen of er een verband bestaat tussen veranderingen in het microbioom en ontsteking. Om te begrijpen hoe de veranderde respiratoire microbiota bijdragen aan ontstekingen, ze zullen laboratoriumexperimenten uitvoeren die immuuncellen blootstellen aan microbiële metabolieten van CRS-patiënten met astma.
"We werken samen met clinici van de University of California San Francisco die monsters verzamelen tijdens chirurgische procedures in de vorm van sinus- en longuitstrijkjes, "Zei Cope. "Alle monsters zullen worden geanalyseerd in ons laboratorium bij NAU."
Een afgestudeerde student en ten minste drie niet-gegradueerden zullen bij alle fasen van het project worden betrokken, inclusief reizen naar UCSF om de clinici te schaduwen en monsterverzameling te observeren. Cope begeleidt studenten in het laboratorium, en Caporaso zullen studenten begeleiden bij bio-informatica-analyse van de microbioomgegevens.
"De studenten zullen van begin tot eind bijdragen, Cope zei. "Hun betrokkenheid omvat het uitvoeren van laboratoriumwerk, observeren van klinische en chirurgische procedures, het analyseren van gegevens en het publiceren van onze bevindingen. De meerdere lagen van dit project zullen onze studenten stimuleren om een loopbaan in de biomedische wetenschappen te overwegen en hen een goede basis te geven voor wat ze kunnen verwachten."
Cope's lab richt zich op de menselijke microbiota (bacteriën, schimmels en virussen die een lichaamsplaats bewonen) bij chronische luchtwegaandoeningen. CRS is een primaire focus in haar laboratorium.
Het Caporaso-lab maakt gebruik van toegepaste bio-informatica gericht op microbioomonderzoek, softwareontwikkeling en bioinformatica-onderwijs. Alle software en educatieve inhoud die in het Caporaso-lab is ontwikkeld, is open source en gratis beschikbaar ter ondersteuning van open wetenschap en onderwijs.