National Institutes of Health (NIH) tilldelade nyligen två forskare vid Northern Arizona University $ 468, 472 för att studera hur mikrobioter i övre och nedre luftvägar driver inflammation hos patienter med dessa luftvägssjukdomar.
Människokroppen är hem för biljoner mikrober, kallas mikrobiomen. Mest forskning hittills om mikrobiomet har fokuserat på tarmkanalen. Men enligt Emily Cope, biträdande professor i biologi och biträdande chef för NAU:s Pathogen and Microbiome Institute (PMI), luftvägarna har också en mångsidig mikrobiell gemenskap. Hon och medförfattaren Greg Caporaso, docent i biologi och chef för Center for Applied Microbiome Science i PMI, kommer att leda ett treårigt projekt för att avgöra om mikrober i sinushålan och lungorna utlöser inflammation hos patienter med både CRS och astma.
Medan inflammation är en normal och nödvändig del av läkningsprocessen, ibland beror det på ett missriktat immunsvar mot ett upplevt men obefintligt hot. Med andra ord, immunsystemet angriper kroppens egna celler, tror att de är inkräktare, vilket kan leda till CRS och astma.
För närvarande, dessa sjukdomar behandlas separat, men personer med CRS har ofta astma, får oss att tro att det kan finnas en vanlig orsak. Förvånande, sinus- och lungmikrobiomet hos CRS- och astmapatienter har inte studerats samtidigt. "
Emily Cope, biträdande professor i biologi och biträdande chef för NAU:s Pathogen and Microbiome Institute (PMI)
Att ha båda villkoren kan vara eländigt, och att lida av båda kan vara försvagande. Enligt Cope, personer med CRS rapporterar sämre livskvalitet än personer med kronisk ryggsmärta, diabetes eller angina. Om laget kan ta reda på om mikrobiomet i de övre och nedre luftvägarna är det som länkar CRS och astma, mer effektiva behandlingsalternativ kan bli tillgängliga.
"Vi vet att mikrobiella metaboliter ofta interagerar med immunsystemet. Denna studie hjälper oss att ta reda på om dessa metaboliter utlöser ett inflammatoriskt svar, "sa hon." Om vi räknar ut att sjukdomarna har mikrobiellt ursprung, som kan bana väg för mikrobiombaserade läkemedel. Helst, behandlingar kan rikta sig mot den övre luftvägarna (sinus) mikrobiom-; vilket är mycket lättare att nå än lungorna och mycket mer acceptabelt för patienten; för att underlätta båda tillstånden. "
Finansieras genom NIH -bidraget, Tack, Caporaso och flera studenter kommer att studera sinus- och lungmikrobiomerna hos friska försökspersoner och CRS-patienter med och utan astma genom att använda nästa generations sekvensering och metabolomisk analys. Teamet kommer också att studera immunsvaret på varje luftvägsplats för att avgöra om det finns ett samband mellan förändringar i mikrobiomet och inflammation. För att förstå hur den förändrade andningsmikrobioten bidrar till inflammation, de kommer att genomföra laboratorieexperiment som utsätter immunceller för mikrobiella metaboliter från CRS -patienter med astma.
"Vi samarbetar med kliniker vid University of California San Francisco som samlar in prover under kirurgiska ingrepp i form av sinus och lungpinnar, "Cope sa." Alla prover kommer att analyseras i vårt laboratorium vid NAU. "
En doktorand och minst tre studenter kommer att vara involverade i alla faser av projektet, inklusive att resa till UCSF för att skugga klinikerna och observera provtagning. Cope kommer att mentorera studenter i laboratoriet, och Caporaso kommer att vägleda studenter i bioinformatikanalys av mikrobiomedata.
"Studenterna kommer att bidra från början till slut, "Cope sa." Deras engagemang inkluderar att utföra labbarbete, observera kliniska och kirurgiska ingrepp, analysera data och publicera våra resultat. De flera skikten i detta projekt kommer att stimulera våra studenter att överväga karriärer inom biomedicinsk vetenskap och ge dem en bra grund för vad de kan förvänta sig. "
Cope's lab fokuserar på mänsklig mikrobiota (bakterier, svampar och virus som bor på en kroppsplats) vid kroniska luftvägssjukdomar. CRS är ett huvudfokus på hennes laboratorium.
Caporaso -labbet använder tillämpad bioinformatik med fokus på mikrobiomforskning, mjukvaruutveckling och bioinformatik utbildning. All programvara och utbildningsinnehåll som utvecklats i Caporaso -labbet är öppen källkod och tillgängligt gratis för att stödja öppen vetenskap och utbildning.