Skrotenie patogénov hlienom a fágmi

Milióny ľudí sú každoročne liečení antibiotikami na infekcie alebo preventívne opatrenia. Centrá pre kontrolu a prevenciu chorôb uvádzajú, že ročne je najmenej 2,8 milióna ľudí infikovaných baktériami odolnými voči antibiotikám, čo znamená, že zárodky našli spôsoby, ako premôcť antibiotiká a pokračovať v raste. Liečba infekcií odolných voči antibiotikám je nákladná a časovo náročná. Dva tímy vedcov financovaných NIBIB pracujú na nájdení alternatívnych riešení na liečbu bakteriálnych infekcií, obzvlášť baktérie odolné voči antibiotikám.

Ako váš výtok z nosa bojuje s baktériami?

Nádcha nie je jediným miestom, kde v našich telách hlien existuje; lemuje tiež mnoho priechodov, ako tráviaci systém, aby boli mazané. Vedci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) zistili, že cukry v hliene pomáhajú kontrolovať a odzbrojovať otravné mikróby v našom tele. Väčšina ľudí si myslí, že slizká látka je nepríjemná a hrubá, ale hrá zásadnú úlohu v mnohých telesných systémoch.

Mucíny, gélotvorná zložka v hliene, sú obalené v glykánoch, alebo cukry, a je známe, že potláča tvorbu biofilmu, forma mikrobiálneho rastu, ktorá je často spojená s infekciami a ťažko liečiteľná antibiotikami. Táto štúdia, publikované v Nature Microbiology, nachádza širšiu škálu funkcií pre glykány naviazané na mucínoch. Vedci si myslia, že možno nepotrebujú skutočne zabíjať otravné mikróby, ale namiesto toho, odzbrojte ich a znížte ich infekčnosť.

Antibiotiká sú voči rýchlo sa adaptujúcim baktériám stále menej účinné. Musíme využiť prirodzene sa vyskytujúce obranné mechanizmy na ochranu pred mikróbmi. "

David Rampulla, Ph.D., riaditeľ programu NIBIB Biomaterials and Biomolecular Constructs

Hlien je husto nabitý škodlivými mikróbmi, Ako teda telo používa túto slizkú látku na prevenciu infekcií? Človek by si myslel, že niečo v hliene môže zabíjať baktérie. Tím MIT, pod vedením Kathariny Ribbeckovej, Ph.D., Profesor na oddelení biologického inžinierstva, zistil, že hlien krotí patogény obsiahnuté v jeho lepivej matrici, takže imunitný systém môže nakopnúť a bojovať, keď to potrebuje-; ale hlien sám o sebe nezabíja baktérie.

Mnohí si mysleli, že štruktúrna sieť hlienu je výlučne na mechanické účely, ale dozvedeli sme sa, že hrá rozhodujúcu úlohu aj v spôsobe, akým kontroluje problematické patogény. Testujeme, aby sme zistili, či je táto funkcia univerzálna u mnohých druhov. “

Katharina Ribbeck, Ph.D., Profesor na oddelení biologického inžinierstva, MIT

Vedci rozobrali rôzne časti hlienu a zistili, že kľúčovou zložkou, ktorá skrotila baktérie, boli glykány. Glykány sú reťazce molekúl cukru, ktoré tvoria rozvetvené štruktúry. Vedci položili otázku, či by glykány mali rovnakú silu bez ďalších zložiek v hliene. Výsledky potvrdili, že glykány sú schopné samy odbúrať patogény.

Táto štúdia sa zamerala na reakciu glykánov na konkrétnu baktériu, P. aeruginosa, ktorá spôsobuje infekcie u ľudí s oslabeným imunitným systémom. Postgraduálny študent, Kelsey Wheeler, zistili, že glykány robia baktérie menej účinnými tým, že potláčajú genetické cesty zodpovedné za bakteriálnu komunikáciu a cesty, ktoré umožňujú zhlukovanie alebo produkciu toxínov. Tieto cesty umožňujú ich infekčné správanie.

Ribbecková uviedla, že jednou z jej najväčších výziev je presvedčiť ľudí, že hlien sa oplatí študovať a nie iba ako odpadový produkt. „Môžeme vytvoriť alternatívne terapeutické prístupy, ktoré nepoužívajú antibiotiká na ničenie mikróbov, ale namiesto toho použite prírodnú formu biologického inžinierstva - hlien, “povedal Ribbeck.

Ďalšou úlohou Ribbecka je prelomiť glykánový kód a pochopiť, ktoré glykány skrotia konkrétny patogén a ako sa navzájom spájajú. Chce sa tiež dozvedieť viac o tom, či a ako môžu mikróby cítiť glykány, a následne sa im pokúsiť uniknúť. Mnoho rôznych typov baktérií koexistuje v spoločenstvách v našom tele a, čiastočne, tvorí mikrobióm človeka, ktorý hrá zásadnú úlohu pri trávení a imunitnom zdraví. Ribbeck si myslí, že glykány hrajú významnú úlohu pri udržiavaní a zmene mikrobiómu v našich telách, a jej laboratórium začína testovať teóriu.

Výroba vírusov na boj proti baktériám odolným voči antibiotikám

Timothy Lu, Ph.D., docent MIT na Katedre biologického inžinierstva a elektrotechniky a informatiky, pracuje na inom alternatívnom prístupe k liečbe bakteriálnych infekcií rezistentných na antibiotiká. Lu vyvíja spôsob, ako skonštruovať špeciálny typ vírusu nazývaného bakteriofág alebo fág, aby zabil rôzne kmene E. coli.

Antibiotiká zvyčajne inhibujú alebo regulujú enzýmy, ktoré sú zodpovedné za kontrolu rastu a šírenia baktérií, poskytnúť imunitnému systému čas na boj s infekciami. Fágy zabíjajú baktérie iným mechanizmom. Najčastejšie, fágy rozpoznávajú špecifický receptor na baktérii, ktorý im umožňuje viazať a vstreknúť svoj vírus do baktérií. Vírus sa replikuje a nakoniec zabíja baktérie.

„Použitie fágov na liečbu infekcií odolných voči antibiotikám nie je nový koncept, "povedal Lu. Vysvetlil, že je možné vykonať rozsiahlu včasná kontrola na identifikáciu prirodzene sa vyskytujúcich fágov, ktoré zabíjajú konkrétne druhy baktérií. „Ale na konci obrazovky, pravdepodobne vám zostane rozmanitá skupina fágov, ktorých výroba a rozširovanie v komerčne reprodukovateľnom stave bude náročné, nákladovo efektívny spôsob. "

• Riasy zlepšujú gastrointestinálne problémy človeka,
• Nehormonálne možnosti sú účinné pri liečbe symptómov menopauzy