Odpornost na antibiotike: Raziskovalci "usposabljajo celice" za konec smrtonosne krize

Odporni na droge odpornice so že desetletja ogrožali zdravje ljudi. Položaj se slabša zaradi pomanjkanja novih antibiotikov. Kaj pa, če bi spremenili naš način zdravljenja in usposobili naše celice, da bi ubili te napadalce, namesto da bi se zanašali na antibiotike, da bi opravili umazano delo? Ta nova strategija, imenovana obramba, usmerjena v gostitelja, bi lahko pomagala rešiti problem odpornosti na antibiotike.

Odpornost na antibiotike je vedno večja skrb za globalno zdravje. Nedavno poročilo, ki ga je naročila britanska vlada, kaže, da je vsako leto na svetu okoli 700.000 ljudi umrlo zaradi okužb, ki jih povzročajo bakterije, odporne na zdravila. Poročilo je tudi opozorilo, da bi se brez ukrepanja število smrtnih žrtev v svetovnem gospodarstvu lahko povečalo na 10 milijonov in da bi svetovno gospodarstvo stalo 80 milijard USD.

Glejte tudi: Bakterije, odporne na antibiotike, se lahko ustavijo z antičnim irskim ljudskim zdravilom

Odpornost na zdravila je resna težava tudi v Združenih državah. Več kot 23.000 ljudi vsako leto umre zaradi patogenov, odpornih na več zdravil, in stanejo državo okoli 55 milijard dolarjev na leto. Glavni krivci, ki grozijo ZDA, so odporni na meticilin zlati stafilokok (MRSA), karbapenem odporna Enterobacteriaceae (CRE) in Clostridium difficile.

Pomanjkanje novih protibakterijskih zdravil v razvoju za obravnavanje naraščajoče grožnje je zaskrbljujoč trend. Poseben problem je patogen, ki je odporen na zdravilo, ki je rezervirano za zdravljenje okužb, ko vsi drugi ne uspejo. To velja za patogene, odporne na karbapenem.

Padec antibakterijskih zdravil skupaj s pojavom patogenov, odpornih na zdravila, zahteva alternativne pristope.

V laboratoriju Malay Haldar, skupaj z drugimi projekti, s kolegi preučujemo, kako dejavniki v živalskem gostitelju igrajo vlogo pri odzivanju na okužbe. Da bi preizkusili ta pristop, delamo to delo z mišjim modelom okužb. Naš cilj je najti nove lastnosti ali dejavnike gostitelja, ki jih je mogoče usmeriti v povečanje imunskega odziva posameznika, ki je dovolj visok, da ubije škodljive mikrobe. Gostiteljski dejavnik, ki ga raziskujemo, se imenuje Spi-C, gen, ki ga najdemo v vsaki celici človeškega telesa.

Ciljanje na gostiteljske dejavnike

Moje zanimanje za gostiteljske dejavnike se je pojavilo med mojim podiplomskim študijem. Medtem ko sem delal na svojem doktoratu raziskovalnega projekta, sem izvedel, da gostiteljski dejavniki, različne lastnosti, ki so lastne človeku, igrajo pomembno vlogo pri bakterijskih okužbah. To me je spodbudilo, da raziščem, kako se imunski sistem gostitelja bori proti bakterijam.

Novi vpogled v obrambo gostitelja pred patogene je vodil raziskovalce, da raziščejo novo strategijo, ki se imenuje gostiteljsko usmerjena terapija (HDT), kar je razmeroma nova ideja, ki je prisotna že približno desetletje.

Cilj HDT je ​​povečati in povečati imunski odziv gostitelja, da bi ubil patogene, namesto da bi se zanašal izključno na antibakterijska zdravila. Z usmerjanjem v gostiteljske dejavnike in z izvajanjem antibiotične terapije, HDT-ji prinašajo dvojni udar.

Telo se naravno odziva na okužbe z vnetjem, procesom, v katerem specifične populacije imunskih celic napadajo in ubijajo preplavljajoče se bakterije, tako da jih jedo ali zapirajo z beljakovinskimi orožji. Vendar pa nenadzorovano vnetje sproži proizvodnjo beljakovin, ki lahko povzročijo okvaro več organov in lahko celo ubijejo gostitelja. Zato je nadzor vnetja ključnega pomena za boj proti patogenom in za zaščito telesa pred vnetjem.

HDT-ji vključujejo nabor zdravil, ki povečujejo odziv gostitelja na patogene in ščitijo gostitelja pred pretiranim imunskim odzivom. HDT-ji vključujejo celično terapijo, pri kateri se specifična populacija celic kostnega mozga injicira v telo gostitelja, da se prepreči prekomerni imunski odziv in poškodba tkiva. Drugi HDT vključuje pogosto uporabljena zdravila za neinfekcijske bolezni. Statini in ibuprofen na primer pomirjajo odziv gostitelja na okužbe. Biološka zdravila, kompleksne molekule, ki jih proizvajajo s tehnologijo rekombinantne DNA, to storijo tudi z nevtralizacijo majhnih beljakovin in zmanjšanjem poškodb tkiva. Dokazano je tudi, da prehranski proizvodi, kot je vitamin D3, povzročajo, da imunske celice gostitelja sproščajo antibakterijske snovi, ki izboljšajo ubijanje patogenov.

HDT-ji v povezavi z antibakterijskimi zdravili kažejo veliko obetov pri zdravljenju različnih patogenov, odpornih na več zdravil, zlasti proti Mycobacterium tuberculosis, patogen, ki povzroča tuberkulozo, eden izmed 10 najpogostejših vzrokov smrti v svetu.

Prilagajanje zdravljenja okužb

V zadnjem desetletju so raziskovalci dosegli velik napredek pri raziskavah gostiteljskih dejavnikov, kar je privedlo do novih terapevtskih strategij.

Ena od njih je personalizirana medicina, v kateri lahko genomski načrt določi posameznikovo edinstveno dovzetnost za bolezni in izbere ustrezne terapije.

Ta koncept se uporablja pri neinfektivnih boleznih, kot je rak. Vendar pa je uporaba koncepta pri nalezljivih boleznih zelo nova. Kljub temu nas personalizirana medicina vodi k špekulaciji, zakaj so nekateri posamezniki bolj nagnjeni k okužbam kot drugi. Moje kolege in jaz verjamemo, da lahko takšne razlike povzročijo subtilne razlike v DNA genov gostiteljskega faktorja. Z povezovanjem teh razlik, ki jih imenujemo polimorfizmi, na raven ranljivosti posameznikov za okužbe, upamo, da bodo naše raziskave prispevale k natančnosti medicine bakterijskih okužb.

Naše iskanje novega gostiteljskega faktorja

Moji kolegi iz laboratorija Haldar in jaz preučujemo vlogo Spi-C pri bakterijski okužbi. Spi-C je bistven za razvoj posebne vrste populacije celic v vranici, ki uravnava shranjevanje železa v telesu. Železo je bistvenega pomena za transport kisika v rdečih krvnih celicah.

Toda med okužbami bakterije potrebujejo tudi železo. Potrebujejo ga za rast in tekmujejo z gostiteljem, da ga dobijo. Torej, če bi lahko spremenili aktivnost gena Spi-C, bi lahko bakterije prikrajšali za to vitalno hranilo in tako zaustavili okužbe, ne da bi poškodovali gostitelja.

V nedavnem prispevku smo povzeli učinek železa v gostiteljskih celicah in njegove interakcije z gostiteljskimi dejavniki v prisotnosti ali odsotnosti okužb.

Pri miših smo testirali vlogo gostiteljskega faktorja, Spi-C, kot način za obrambo gostitelja. V tej študiji smo injicirali kemikalijo, ki je sestavni del bakterij v miših. Želeli smo sprožiti spremembe, ki se pojavijo v živalih med pravo bakterijsko okužbo.

Glej tudi: »Nightmare Bacteria«: kaj morate vedeti o antibiotik-odpornih zarodkih

Naši predhodni rezultati so pokazali, da je gostiteljski faktor aktiven v različnih organih miši, zdravljenih s kemikalijo. Verjamemo, da ima ta aktivacija vlogo pri obrambi gostiteljev. In dejansko smo ugotovili, da je izguba aktivnosti Spi-C povečala sproščanje majhnih beljakovin, ki omogočajo obrambo gostitelja pred patogeni v primerjavi s celicami, ki imajo normalno aktivnost Spi-C. Verjamemo, da lahko ta sprememba v majhnih beljakovinah zaščiti gostitelja pred hiperinflamacijo kot odgovor na okužbo.

Prepričani smo, da premikanje našega razmišljanja s terapije, usmerjene v patogene, v gostiteljsko usmerjeno terapijo uvaja novo pot natančne medicine, ki bi lahko pomagala odpraviti krizo odpornosti proti drogam.

Ta članek je bil prvotno objavljen na The Conversation by Zahidul Alam. Preberite izvirni članek.