Стійкість до антибіотиків: Дослідники "Тренують клітини", щоб припинити смертельну кризу

Наркотичні стійкі супергуби загрожують здоров'ю людини протягом десятиліть. Ситуація погіршується через брак нових антибіотиків. Але що, якщо ми змінили спосіб, у який ми прагнемо їх лікувати, і навчили наші клітини вбивати цих загарбників замість того, щоб покладатися на антибіотики, щоб робити брудну роботу? Ця нова стратегія, яка називається захистом, орієнтованим на хост, може допомогти вирішити проблему стійкості до антибіотиків.

Резистентність до антибіотиків є все більшою турботою про глобальне здоров'я. Нещодавній звіт, замовлений британським урядом, показує, що щороку в усьому світі близько 700 тисяч людей загинули внаслідок інфекцій, викликаних стійкими до ліків бактеріями. У звіті також попередили, що без дій кількість жертв може зрости до 10 мільйонів в усьому світі і коштуватиме 80 трильйонів доларів для світової економіки.

Див. Також: Бактерії, стійкі до антибіотиків, можуть бути зупинені стародавнім ірландським народним засобом

Резистентність до наркотиків також є серйозною проблемою у Сполучених Штатах. Щороку більше 23 тисяч людей помирають через збудників з множинною лікарською стійкістю і коштують країні близько 55 мільярдів доларів на рік. Головними винуватцями, що загрожують США, є стійкість до метициліну Золотистий стафілокок (MRSA), карбапенем-резистентний Enterobacteriaceae (CRE), і Clostridium difficile.

Нестача нових антибактеріальних препаратів у розробці для подолання зростаючої загрози є тривожною тенденцією. Особливе занепокоєння викликає патоген, який є резистентним до лікарського засобу, призначеного для лікування інфекцій, коли всі інші провалюються. Це стосується карбапенем-резистентних патогенів.

Зниження антибактеріальних препаратів у поєднанні з появою лікарсько-стійких патогенів вимагає альтернативних підходів.

У лабораторії Malay Haldar, а також з іншими проектами, ми з колегами вивчаємо, як фактори, що приймають тварин, відіграють певну роль у відповідь на інфекції. Щоб перевірити цей підхід, ми виконуємо цю роботу, використовуючи мишачу модель інфекцій. Наша мета полягає в тому, щоб знайти нові риси або фактори, які можуть бути спрямовані на підвищення імунної відповіді індивідуума, достатньо високого для того, щоб убити порушені мікроби. Досліджуваний нами фактор-хазяїн називається Spi-C - ген, що міститься в кожній клітині людського тіла.

Націлювання на фактори хосту

Мій інтерес до факторів, що приймають, виник під час навчання в аспірантурі. Працюючи над моєю кандидатською дисертацією Дослідницький проект, я дізнався, що приймаючі фактори, різноманітні риси, властиві людині, відіграють значну роль у бактеріальних інфекціях. Це надихнуло мене дослідити, як імунна система господаря бореться з бактеріями.

Нові знання про захист господаря від патогенів змусили дослідників вивчити нову стратегію, яку називають хост-спрямованою терапією (HDT), відносно недавньою ідеєю, яка існувала лише близько десяти років.

Мета HDT полягає в тому, щоб поліпшити і посилити імунну відповідь господаря, щоб знищити патогени, а не покладатися виключно на антибактеріальні препарати. Орієнтуючись на фактори, що приймають, а також на лікування антибіотиками, HDT надають подвійний удар.

Організм, природно, реагує на інфекції з запаленням, процес, в якому конкретні популяції імунних клітин атакують і вбивають вторгаються бактерії, або їдять їх або перекривають їх білковою зброєю. Тим не менш, неконтрольоване запалення викликає виробництво білків, які можуть викликати мультиорганна недостатність і навіть може вбити господаря. Таким чином, боротьба з запаленням має вирішальне значення для боротьби з патогенами, а також для захисту організму від гіпервоспалення.

HDTs включають набір обробок, які підвищують реакцію господаря на патогени, а також захищають господаря від перебільшеного імунної відповіді. HDTs включають в себе клітинну терапію, в якій певну популяцію клітин кісткового мозку вводять в організм господаря для запобігання надмірного імунної відповіді і пошкодження тканин. Інший HDT включає зазвичай використовувані препарати для неінфекційних захворювань. Статини і ібупрофен, наприклад, заспокоюють реакцію господаря на інфекції. Біопрепарати, складні молекули лікарських препаратів, що виробляються за допомогою технології рекомбінантної ДНК, роблять це також, нейтралізуючи дрібні білки і зменшуючи пошкодження тканин. Показано, що продукти харчування, такі як вітамін D3, також викликають імунні клітини господаря, щоб вивільнити антибактеріальні речовини, які підсилюють вбивство патогенів.

HDTs у поєднанні з антибактеріальними препаратами виявляють великі перспективи у лікуванні різних мультирезистентних патогенів, особливо проти Мікобактерії туберкульозу Збудник, який викликає туберкульоз, є однією з десяти причин смерті в усьому світі.

Персоналізація лікування інфекцій

Протягом останнього десятиліття дослідники досягли значного прогресу в дослідженні фактора, що приймає, що призвело до нових терапевтичних стратегій.

Одним з них є персоналізована медицина, в якій геномний план може визначити унікальну сприйнятливість людини до захворювань і вибрати відповідні терапії.

Ця концепція застосовується при неінфекційних захворюваннях, таких як рак. Проте застосування концепції в інфекційних захворюваннях дуже недавнє. Тим не менш, персоналізована медицина приводить нас до припущень, чому деякі люди більш схильні до інфекцій, ніж інші. Мої колеги і я вважаю, що такі відмінності можуть бути викликані тонкими відмінностями в ДНК гена-фактора-господаря. Сполучаючи ці відмінності, які називаються поліморфізмами, до рівня вразливості індивідів до інфекцій, ми сподіваємося, що наші дослідження сприятимуть прецизійної медицині бактеріальних інфекцій.

Наші пошуки нового родового фактора

Мої колеги в лабораторії Haldar і я вивчають роль Spi-C у бактеріальній інфекції. Spi-C має важливе значення для розвитку певного типу популяції клітин селезінки, які регулюють зберігання заліза в організмі. Залізо необхідне для транспортування кисню в еритроцитах.

Але під час інфекцій бактерії також потребують заліза. Вони потребують його для зростання, і вони конкурують з господарем, щоб отримати його. Отже, якщо ми могли б змінити активність гена Spi-C, ми могли б позбавити бактерії цього життєво важливого поживного речовини і тим самим зупинити інфекції, не завдаючи шкоди господареві.

У недавній роботі ми підсумували вплив заліза в клітинах-хазяїнах та його взаємодії з факторами-господарями в присутності або відсутності інфекцій.

У мишей ми тестували роль фактора-господаря, Spi-C, як спосіб захисту господаря. У цьому дослідженні ми вводили хімічну речовину, яка є компонентом бактерій у мишей. Ми хотіли викликати зміни, які відбуваються у тварини під час реальної бактеріальної інфекції.

Див. Також: «Кошмарні бактерії»: що потрібно знати про мікроорганізми, стійкі до дії антибіотиків

Наші попередні результати показали, що фактор-хазяїн є активним в різних органах мишей, які отримували хімічний препарат. Ми вважаємо, що ця активація відіграє певну роль у захисті хоста. І, дійсно, ми виявили, що втрата Spi-C активності збільшила вивільнення дрібних білків, які полегшують захист господаря проти патогенів порівняно з клітинами, які мають нормальну Spi-C активність. Ми вважаємо, що ця зміна у білках малого розміру може захистити господаря від гіпервоспалення у відповідь на інфекцію.

Ми вважаємо, що перенесення нашого мислення від патоген-орієнтованої терапії до хост-спрямованої терапії розпочинає новий шлях прецизійної медицини, який може допомогти покінчити з кризою опору ліків.

Ця стаття була спочатку опублікована на The Conversation by Zahidul Alam. Прочитайте оригінальну статтю.