Укрощение болезнетворных микроорганизмов с помощью слизи и фагов

Ежегодно миллионы людей получают лечение антибиотиками от инфекций или в качестве профилактической меры. Центры по контролю и профилактике заболеваний сообщают, что ежегодно не менее 2,8 миллиона человек заражаются устойчивыми к антибиотикам бактериями. Это означает, что микробы нашли способы победить антибиотики и продолжают расти. Лечение устойчивых к антибиотикам инфекций требует больших затрат и времени. Две команды ученых, финансируемых NIBIB, работают над поиском альтернативных решений для лечения бактериальных инфекций. особенно устойчивые к антибиотикам бактерии.

Как ваш насморк борется с бактериями?

Насморк - не единственное место, где слизь находится в нашем теле; он также выстилает множество проходов, как пищеварительная система, чтобы они оставались смазанными. Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что сахар в слизи помогает контролировать и обезвреживать надоедливые микробы в нашем организме. Большинство людей думают, что слизистая субстанция неприятна и отвратительна, но он играет жизненно важную роль во многих системах организма.

Муцины, гелеобразующий компонент слизи, покрыты гликанами, или сахара, и известно, что они подавляют образование биопленки, форма роста микробов, которая часто связана с инфекциями и трудно поддается лечению антибиотиками. Эта учеба, опубликовано в Nature Microbiology, обнаруживает более широкий спектр функций гликанов, прикрепленных к муцинам. Исследователи считают, что им не нужно убивать надоедливых микробов. но вместо того, чтобы, обезоружить их и сделать менее заразными.

<цитата>

Антибиотики становятся менее эффективными против быстро адаптирующихся бактерий. Нам необходимо задействовать естественные защитные механизмы, чтобы защитить себя от микробов ».

Дэвид Рампулла, Кандидат наук., директор программы NIBIB «Биоматериалы и биомолекулярные конструкции»

Слизь плотно забита вредными микробами, так как же организм использует это слизистое вещество для предотвращения инфекций? Можно подумать, что что-то в слизи может убить бактерии. Команда MIT, под руководством Катарины Риббек, Кандидат наук., Профессор кафедры биологической инженерии, обнаружил, что слизь укрощает патогены, содержащиеся в ее липкой матрице, поэтому иммунная система может включиться и бороться, когда ей это нужно, но слизь не убивает бактерии сама по себе.

<цитата>

Многие раньше думали, что структурная сеть слизи предназначена исключительно для механических целей, но мы узнали, что он играет важную роль и в том, как он контролирует проблемные патогены. Мы проверяем, универсальна ли эта функция для многих видов ".

Катарина Риббек, Кандидат наук., Профессор кафедры биологической инженерии, Массачусетский технологический институт

Исследователи проанализировали различные части слизи и обнаружили, что ключевым ингредиентом, который приручил бактерии, являются гликаны. Гликаны - это цепочки молекул сахара, образующие разветвленные структуры. Исследователи задались вопросом, будут ли гликаны иметь такую ​​же силу без других компонентов слизи. Результаты подтвердили, что гликаны устойчивы к обезвреживанию патогенов сами по себе.

Это исследование было сосредоточено на реакции гликанов на конкретную бактерию, P. aeruginosa, который вызывает инфекции у людей с ослабленной иммунной системой. Аспирант, Келси Уиллер, обнаружили, что гликаны делают бактерии менее сильными, подавляя генетические пути, отвечающие за бактериальные коммуникации, и те, которые позволяют слипаться или производить токсины. Эти пути способствуют их инфекционному поведению.

Риббек сказала, что одной из самых больших проблем для нее было убедить людей в том, что стоит изучать слизь, а не просто отходы. "Мы можем создать альтернативные терапевтические подходы, которые не используют антибиотики для уничтожения микробов, но вместо этого используйте естественную форму биологической инженерии - слизь, "сказал Риббек.

Следующей задачей Риббека является взлом гликанового кода и понимание того, какие гликаны приручают определенный патоген и как они связываются друг с другом. Она также хочет узнать больше о том, могут ли микробы чувствовать гликаны и, следовательно, пытаться от них избежать. Многие различные типы бактерий сосуществуют в сообществах внутри нашего тела и, частично, составляют микробиом человека, который играет важную роль в пищеварении и здоровье иммунной системы. Риббек считает, что гликаны играют важную роль в поддержании и изменении микробиома в нашем организме. и ее лаборатория начинает проверять теорию.

Производство вирусов для борьбы с устойчивыми к антибиотикам бактериями

Тимоти Лу, Кандидат наук., доцент кафедры биологической инженерии, электротехники и информатики Массачусетского технологического института, работает над другим альтернативным подходом к лечению устойчивых к антибиотикам бактериальных инфекций. Лу разрабатывает способ создания особого типа вируса, называемого бактериофагом или фагом, для уничтожения различных штаммов кишечной палочки.

Антибиотики обычно подавляют или регулируют ферменты, которые отвечают за контроль роста и распространения бактерий, давая иммунной системе время на борьбу с инфекциями. Фаги убивают бактерии по другому механизму. Наиболее часто, фаги распознают специфический рецептор бактерии, который позволяет им связываться и вводить свой вирус в бактерии. Вирус будет реплицироваться и в конечном итоге убьет бактерии.

«Использование фагов для лечения устойчивых к антибиотикам инфекций - не новая концепция, "сказал Лу. Он объяснил, что можно выполнять обширные, своевременный скрининг для выявления встречающихся в природе фагов, убивающих определенные типы бактерий. "Но в конце экрана вы, вероятно, останетесь с разнообразной группой фагов, которые будет сложно производить и масштабировать в коммерчески воспроизводимых, рентабельный способ ».

• Водоросли улучшают желудочно-кишечные проблемы человека,
• Негормональные препараты эффективны при лечении симптомов менопаузы