RUDN-genetiker hittar ett bifidobakteriellt protein som kan minska inflammation vid COVID-19

En genetiker från RUDN University studerade effekten av Bifidobacterium (tarmbakterier) på den inflammatoriska processen och upptäckte att deras ytprotein kan stoppa överdriven eller okontrollerbar inflammation, som den som observerats hos COVID-19-patienter. Ett fragment av detta protein kan användas som en antiinflammatorisk medicin vid behandling av coronavirus och andra sjukdomar. Resultaten av studien publicerades i Anaerob tidning.

I fara, cellerna i vår kropp skickar ut en SOS -signal som tas emot av andra celler och orsakar ett immunsvar. Så här börjar inflammationen. Denna uppmaning till handling överförs av speciella peptider som kallas antiinflammatoriska cytokiner. Ibland är det för många av dem, och en så kallad cytokinstorm inträffar. Denna farliga och ibland dödliga reaktion observeras i allvarliga fall av COVID-19. Dock, vissa patogena bakterier vet hur de ska lura vår kropps skyddssystem:de använder speciella proteiner för att fånga upp cytokiner och minska inflammation.

Fram till nyligen hade forskare varit omedvetna om bifidobakterier-användbara symbiotiska mikroorganismer som lever i våra tarmar-har samma effekt på den inflammatoriska processen. En genetiker från RUDN University var den första som demonstrerade denna mekanism.

Forskarna genomförde ett experiment för att studera hur FN3, ett ytprotein av Bifidobacterium longum, blockerar eller binder cytokiner. FN3 hjälper celler att fästa på olika ytor, inklusive tarmväggar täckta av slem. Dessutom, den har två proteinkolhydratgrupper (fibronektindomäner) som liknar humana cytokinreceptorer. Experimentet visade att FN3 kan binda TNF-α, en av de viktigaste cytokinstormfaktorerna.

För att ta reda på vilka specifika cytokiner som är bundna av FN3, laget använde en metod som kallades ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) och applicerade den på ett proteinfragment med en fibronektindomän. Först, antikroppar som endast reagerar med FN3 säkrades på en bas. Sedan, ett fragment av FN3, cytokiner, och antikroppar mot dem bundna med en fluorescerande tagg tillsattes. Som ett resultat, laget byggde en smörgåsliknande struktur:antikropp-FN3-cytokin-antikropp.

Av fyra cytokiner som tillhörde olika klasser, endast tumörnekrosfaktorn TNF-a visade effektiv bindning. Det faktum att bifidobakteriella ytproteiner kunde känna igen specifika klasser av cytokiner stödde lagets teori:dessa bakterier kan också reglera vårt immunsvar.

Studier som detta är särskilt viktiga för att förstå processerna för immunutveckling hos nyfödda barn, eftersom deras tarmmikrobiom nästan helt består av bifidobakterier. Biologer tror också att tumörnekrosfaktorspecifikt fragment av FN3 kan minska nivåerna av cytokinstorm hos COVID-19-patienter.

Studier av cytokinbindande egenskaper hos mikroorganismer har blivit extremt viktiga nyligen med tanke på den nuvarande epidemiologiska situationen. Okontrollerbar inflammation eller cytokinstorm är ett av de mest framträdande elementen i COVID-19-patogenesen. Selektiv bindning av TNF-α, en av de viktigaste faktorerna för inflammation, med ett fragment av FN3 -proteinet från Bifidobacterium longum öppnar möjligheterna att utveckla nya läkemedel som skulle bromsa cytokinreaktionen. Det har redan kommit överens om att en preklinisk prövning av en ny FN3-baserad antiinflammatorisk medicin ska genomföras så snabbt som möjligt. "

Prof. Valery Danilenko, doktor i biologi från RUDN University

Deltagarna i studien representerade också Mechnikov Research Institute of Vaccines och Sera och Vavilov Institute of General Genetics från Russian Academy of Sciences.

• Immunsystemstudier hjälper till att belysa en överraskande koppling mellan kropp och själ
• Tillskott av bröstmjölksoligosackarider kan hjälpa till att förbättra tarmhälsan hos vuxna