Ombygning av usunne tarmmikrobiomer ved hjelp av syntetiske peptider

Du er hva du spiser -; helt ned til mikrobiomet som lever i tarmen. Kosthold kan påvirke hvilke mikrober som er i tarmkanalen, og forskning har vist at skadelige tarmmikrobiomendringer kan føre til sykdommer som hjertesykdom, fedme og kreft. I dag, forskere vil rapportere utviklingen av molekyler som kan endres, eller pusse opp, usunne tarmmikrobiomer hos mus til mer sunne. Forskningen kan også en dag bli brukt på andre forhold knyttet til kosthold.

Forskerne vil presentere resultatene sine på American Chemical Society (ACS) høst 2019 National Meeting &Exposition. ACS, verdens største vitenskapelige samfunn, holder møtet her til og med torsdag. Den har mer enn 9, 500 presentasjoner om et bredt spekter av vitenskapelige emner.

Tarmmikrobiomet inneholder hundrevis av forskjellige bakteriearter og er der den største konsentrasjonen av bakterier som lever i oss, befinner seg. Hvis vi alle spiste et sunt kosthold, trente og ble ikke eldre, Vi ville ikke ha problemer med tarmmikrobiomet og mange sykdommer. Men, det er ikke slik alle mennesker lever. Gjeldende metoder for å forbedre sammensetningen av tarmmikrobiomer har involvert prebiotika, probiotika eller medikamentell behandling. Målet vårt var å ta en helt ny tilnærming -; å ombygge mikrobiomet. "

M. Reza Ghadiri, Ph.D., leder for studien

Nøkkelen til forskningen er en klasse molekyler kalt selvmonterende syklisk D, L-α-peptider. De ble opprinnelig opprettet i Ghadiris laboratorium for å drepe patogene bakterier. Peptider er korte kjeder av aminosyrer knyttet sammen; de er byggesteinene til proteiner. Ghadiris peptider finnes ikke i naturen og har en svært spesifikk aktivitetsmåte og selektivitet mot forskjellige bakteriearter.

"Vår hypotese var at i stedet for å drepe bakterier, hvis vi selektivt kunne modulere veksten av visse bakteriearter i tarmmikrobiomet ved hjelp av våre peptider, mer gunstige bakterier vil vokse for å fylle nisjen, og tarmen ville bli 'ombygd' til en sunn tarm, "Forklarer Ghadiri." Vår teori var at prosessen ville forhindre utbruddet eller utviklingen av visse kroniske sykdommer. "

For å teste denne hypotesen, Ghadiri valgte kardiovaskulær sykdom og brukte en musestam kjent som LDL -reseptor knockout -mus. "Disse musene har blitt avlet for å trives på fettfattige dietter, men når de får en diett med mye mettet fett -; en såkalt vestlig diett -; de utvikler høyt plasmakolesterol spesielt LDL eller "dårlig" type, "Forklarer Ghadiri." Innen 10 til 12 uker, de utvikler plaketter i arteriene slik som du finner hos aterosklerosepasienter. "LDL -reseptor knockout -mus er" gullstandarden "for å teste effektiviteten av statiner, som er mye brukt for å redusere kolesterolnivået.

For å finne de beste peptidene å teste på musemodellen, teamet utviklet en massescreeningsanalyse. Forskerne vokste frem et representativt musemikrobiom i laboratoriet og testet deretter forskjellige peptider med det. Ghadiri valgte deretter to peptider som så ut til å være de mest effektive for å omforme tarmmikrobiomet til en tilstand som ligner tarmmikrobiomet til musene på et fettfattig kosthold.

Den påfølgende studien inkluderte tre grupper av mus. En gruppe fikk et fettfattig kosthold, en annen gruppe fikk et vestlig kosthold, og en tredje gruppe ble matet med et vestlig kosthold pluss orale doser av det ene eller det andre av de to peptidene. Fra avføringsprøver, forskerne sekvenserte tarmmikrobiomet fra alle tre gruppene før og etter dosering. De målte også nivåene av molekyler som påvirker immunsystemet, betennelse og metabolisme, og undersøkte dyrenes arterier for plakk.

"Mus som matet det vestlige kostholdet med våre peptider hadde en 50% reduksjon i totalt plasmakolesterol. og det var ingen signifikant plakett i arteriene, sammenlignet med musene som fikk et vestlig kosthold og ingen peptider, "Ghadiri sier." Vi så også undertrykte nivåer av molekyler som øker betennelse og balanserer nivåene av sykdomsrelaterte metabolitter. Disse musene lignet de på et fettfattig kosthold. "

Mekanismene for dette skjer mest sannsynlig involvere gener som påvirker gallsyrer, som igjen påvirker metabolismen av kolesterol, så vel som andre gener som påvirker inflammatoriske prosesser som åreforkalkning, Sier Ghadiri.

"Dette er første gang noen har vist at det er molekyler som målrettet ombygger tarmmikrobiomet og gjør en usunn tarm til en mer sunn, "sier han." Dette åpner for klare terapeutiske muligheter. Vi kan sekvensere individets tarm og til slutt utvikle terapier. "

• Genetisk endring av protein i tykktarmskreftceller kan øke effekten av cellegift
• Sende påminnelser og tekstinstruksjoner øker koloskopien