Według zespołu badawczego z Penn State Terapia syntetycznym mikrobiomem, testowana aktualnie na myszach, chroni przed poważnymi objawami infekcji jelit. Tego typu infekcje są wyjątkowo trudne do leczenia i potencjalnie zagrażające życiu u ludzi. Zespół opracował nową metodę zwalczania Clostridium difficile, czyli C. difficile. To bakteria, która może powodować ciężką biegunkę, ból brzucha i zapalenie jelita grubego. C. difficile może nadmiernie się rozmnażać, gdy równowaga mikrobiomu jelitowego zostaje zaburzona.
Zespół twierdzi, iż jego odkrycie może doprowadzić do opracowania nowych strategii probiotycznych w leczeniu infekcji C. difficile. Takich, które będą stanowić alternatywę dla antybiotyków i konwencjonalnych przeszczepów mikrobioty kałowej. Chociaż opiera się na idei przeszczepów kału ludzkiego, zabiegu medycznego, w którym bakterie ze stolca zdrowego dawcy są przenoszone do przewodu pokarmowego pacjenta w celu przywrócenia równowagi mikrobiomu, nowe podejście nie wymaga żadnych substancji kałowych. Zamiast tego ta terapia mikrobiomu wykorzystuje mniej, ale bardziej precyzyjne szczepy bakterii, które zostały powiązane z supresją C. difficile.
Wyniki badań naukowców opublikowano 3 marca w czasopiśmie Cell Host & Microbe. Naukowcy złożyli również wniosek tymczasowy o patentowanie technologii opisanej w artykule.
Problemy z Clostridium difficile
Zazwyczaj organizmy w mikrobiomie trzymają się nawzajem w ryzach. Wiele osób jest nosicielami C. difficile w jelitach i zwykle nie powoduje to problemu. Jednak antybiotyki mogą przechylić szalę, tworząc środowisko, w którym C. difficile może się rozwijać, eliminując dobre bakterie wraz ze szkodliwymi. C. difficile odpowiada za 15% do 25% biegunek związanych z antybiotykami. Zakażenie może często wystąpić po wizycie w szpitalu lub innym ośrodku opieki zdrowotnej. Leczenie tych zakażeń jest trudne. Antybiotyki nie są skuteczne przeciwko C. difficile, ponieważ bakterie są oporne na leki. Antybiotyki dodatkowo zakłócają mikrobiom jelit, tworząc dodatnią pętlę sprzężenia zwrotnego, która prowadzi do nawracających zakażeń.
Według Centrów Kontroli i Zapobiegania Chorobom (CDC), C. difficile powoduje w Stanach Zjednoczonych 500 000 zakażeń rocznie. Oznacza też 1,5 miliarda dolarów kosztów dla systemu opieki zdrowotnej. Jedną z terapii, która okazała się skuteczna jest przeszczep mikrobioty kałowej, który ma na celu przywrócenie zdrowej równowagi bakterii w jelitach. Jednak nie jest pozbawiony ryzyka. Do pewnego stopnia przeszczep kału jest jak pójście do apteki i wzięcie po trochu wszystkiego, co jest na półkach zakładając, iż coś prawdopodobnie pomoże. Czasami przeszczepy kału mogą nieświadomie zawierać bakterie wywołujące choroby.
- Czytaj również: FDA zatwierdziła pierwszy doustny probiotyk mikroflory kałowej…
Naukowcy zastanawiali się więc, czy zamiast losowej mieszanki bakterii mogliby zidentyfikować mikroorganizmy, które są w stanie najlepiej powstrzymać kolonizację jelit przez C. difficile i wywołanie infekcji. Czy dałoby się następnie odtworzyć tę mieszankę w laboratorium i zaprojektować ukierunkowaną wersję przeszczepu kału z tą selektywną kulturą bakterii?
Wrogowie i przyjaciele Clostridium difficile
Zespół badawczy postawił sobie za cel zidentyfikowanie „przyjaciół” i „wrogów” C. difficile. Naukowcy zebrali więc informacje o mikrobiomie ludzkim z 12 wcześniej opublikowanych badań, które obejmowały dane sekwencjonowania mikrobiomu i kliniczne diagnozy kolonizacji C. difficile. Następnie wykorzystali technologię „machine learning”, aby skupić się na kluczowych cechach mikroorganizmów, które były pozytywnie i negatywnie powiązane z C. difficile.
Stwierdzono, iż trzydzieści siedem szczepów bakterii było negatywnie skorelowanych z C. difficile. Innymi słowy, gdy obecne były te mikroorganizmy, nie było zakażenia C. difficile. Kolejnych 25 bakterii było pozytywnie skorelowanych z C. difficile, co oznacza, iż były obecne wraz z zakażeniem C. difficile. W laboratorium naukowcy połączyli następnie bakterie, które wydawały się tłumić C. difficile i opracowali syntetyczną wersję przeszczepu kału.
Po przetestowaniu in vitro i podaniu doustnym myszom syntetyczna terapia mikrobiomem znacznie zmniejszyła wzrost C. difficile. Była tak samo skuteczna jak tradycyjny przeszczep kału ludzkiego. U myszy wykazano również, iż chroni przed ciężkim przebiegiem choroby, opóźnia jej nawrót i zmniejsza nasilenie nawracających infekcji spowodowanych stosowaniem antybiotyków.
Szansa na skuteczniejsze leczenie
W eksperymentach naukowcy ustalili, iż tylko jeden szczep bakterii był krytyczny dla stłumienia C. difficile. Sam w sobie był tak samo skuteczny jak przeszczep kału ludzkiego w zapobieganiu zakażeniom w modelu myszy.
– jeżeli masz ten szczep Peptostreptococcus, nie masz C. difficile. To bardzo silny supresor i jest faktycznie lepszy niż wszystkie 37 szczepów razem wziętych — powiedział Jordan Bisanz jeden z autorów badania, wyjaśniając, iż bakterie są szczególnie dobre w usuwaniu aminokwasu proliny, którego C. difficile potrzebuje do wzrostu.
- Czytaj również: Probiotyk może zabić? Producent ostrzega!
Poprzednie badania zidentyfikowały inny mechanizm, wtórny metabolizm kwasów żółciowych, jako krytyczny dla opierania się C. difficile. Bisanz wyjaśnił, iż te nowe odkrycia podkreślają, iż konkurencja proliny może odgrywać większą rolę. To z kolei otwiera nowe potencjalne ścieżki leczenia terapeutycznego.
Źródło: ŁW/news-medical.net
