Antibiotická rezistencia: výskumníci „cvičia bunky“, aby ukončili smrteľnú krízu

Látky odolné voči drogám ohrozili ľudské zdravie už celé desaťročia. Situácia sa zhoršuje z dôvodu nedostatku nových antibiotík. Ale čo keby sme zmenili spôsob, akým ich chceme liečiť, a vyškolili naše bunky, aby zabili týchto útočníkov, namiesto toho, aby sme sa spoliehali na antibiotiká, aby robili špinavú prácu? Táto nová stratégia, nazývaná obrana zameraná na hostiteľa, by mohla pomôcť vyriešiť problém rezistencie na antibiotiká.

Antibiotická rezistencia je rastúcim záujmom o globálne zdravie. Nedávna správa, ktorú si objednala britská vláda, ukazuje, že na celom svete zomrelo každoročne približne 700 000 ľudí v dôsledku infekcií spôsobených baktériami rezistentnými na lieky. Správa tiež varovala, že bez opatrení by sa počet úmrtí mohol celosvetovo zvýšiť na 10 miliónov a globálne hospodárstvo by stálo 80 biliónov USD.

Pozri tiež: Antibiotiká-rezistentné baktérie môžu byť zastavené starovekým írskym ľudovým liekom

Odolnosť voči drogám je vážnym problémom aj v Spojených štátoch. Viac ako 23 000 ľudí zomrie každý rok kvôli patogénom rezistentným voči viacerým liečivám a stojí krajinu okolo 55 miliárd dolárov ročne. Hlavnými vinníkmi ohrozujúcimi USA sú rezistencia na meticilín Staphylococcus aureus (MRSA), odolné voči karbapenémom Enterobacteriaceae (CRE) a Clostridium difficile.

Nedostatok nových antibakteriálnych liekov vo vývoji na riešenie rastúcej hrozby je znepokojujúcim trendom. Osobitným záujmom je patogén, ktorý je rezistentný na liečivo vyhradené na liečbu infekcií, keď všetky ostatné zlyhali. To je prípad patogénov rezistentných voči karbapenémom.

Pokles antibakteriálnych liečiv spojený so vznikom patogénov rezistentných na liečivo vyžaduje alternatívne prístupy.

V laboratóriu Malay Haldar spolu s ďalšími projektmi sa moji kolegovia a ja zaoberáme tým, ako faktory v hostiteľovi zohrávajú úlohu v reakcii na infekcie. Na otestovanie prístupu robíme túto prácu pomocou myšacieho modelu infekcií. Naším cieľom je nájsť nové vlastnosti alebo faktory hostiteľa, ktoré by mohli byť cielené na zvýšenie imunitnej odozvy jedinca dostatočne vysoko na to, aby zabili mikroorganizmy. Hostiteľský faktor, ktorý skúmame, sa nazýva Spi-C, gén, ktorý sa nachádza v každej bunke ľudského tela.

Zacielenie na hostiteľské faktory

Môj záujem o hostiteľské faktory vznikli počas môjho postgraduálneho štúdia. Pri práci na mojej Ph.D. Výskumný projekt, som sa dozvedel, že hostiteľské faktory, rôzne vlastnosti vlastné pre človeka, hrajú významnú úlohu v bakteriálnych infekciách. To ma inšpirovalo, aby som preskúmala, ako imunitný systém hostiteľa bojuje s baktériami.

Nové poznatky o obrane hostiteľa proti patogénom viedli výskumníkov k tomu, aby preskúmali novú stratégiu nazývanú hostiteľská terapia (HDT), čo je relatívne nedávna myšlienka, ktorá bola len asi desaťročie.

Cieľom HDT je ​​skôr zosilniť a zosilniť imunitnú reakciu hostiteľa na usmrtenie patogénov ako spoliehať sa výlučne na antibakteriálne lieky. Zacieľovaním hostiteľských faktorov, ako aj poskytovaním liečby antibiotikami, HDTs poskytujú dvojitú dávku.

Telo prirodzene reaguje na infekcie so zápalom, čo je proces, pri ktorom špecifické populácie imunitných buniek napadajú a zabíjajú napadajúce baktérie buď ich konzumáciou, alebo ich prepínajú proteínovými zbraňami. Nekontrolovaný zápal však spúšťa produkciu proteínov, ktoré môžu spôsobiť zlyhanie viacerých orgánov a môžu dokonca zabiť hostiteľa. Preto je kontrola zápalu kľúčová na boj proti patogénom, ako aj na ochranu tela pred hyperinfágiou.

HDTs zahŕňajú sadu terapií, ktoré zvyšujú reakciu hostiteľa na patogény a tiež chránia hostiteľa pred prehnanou imunitnou odpoveďou. HDT zahŕňajú bunkovú terapiu, pri ktorej sa do hostiteľského tela vstrekne špecifická populácia buniek kostnej drene, aby sa zabránilo nadmernej imunitnej reakcii a poškodeniu tkaniva. Ďalší HDT zahŕňa bežne používané lieky na neinfekčné ochorenia. Statíny a ibuprofén, napríklad, upokojujú reakciu hostiteľa na infekcie. Biologické liečivá, komplexné molekuly liečiv vyrábané technológiou rekombinantnej DNA, to robia aj neutralizáciou malých proteínov a znížením poškodenia tkaniva. Ukázalo sa tiež, že výživové produkty, ako napríklad vitamín D3, spôsobujú, že hostiteľské imunitné bunky uvoľňujú antibakteriálne látky, ktoré zvyšujú zabíjanie patogénov.

HDT v spojení s antibakteriálnymi liekmi vykazujú veľký sľub v liečbe rôznych viacliekových rezistentných patogénov, najmä proti Mycobacterium tuberculosis, patogén, ktorý spôsobuje tuberkulózu, jednu z top 10 príčin smrti na celom svete.

Prispôsobenie liečby infekcií

V poslednom desaťročí výskumníci urobili veľký pokrok vo výskume hostiteľských faktorov, čo viedlo k novým terapeutickým stratégiám.

Jedným z nich je personalizovaná medicína, v ktorej genomický plán môže určiť jedinečnú citlivosť jednotlivca na choroby a zvoliť si vhodné terapie.

Tento koncept sa uplatňuje pri neinfekčných ochoreniach, ako je rakovina. Aplikácia tohto konceptu pri infekčných chorobách je však veľmi nedávna. Osobná medicína nás však vedie k špekulácii, prečo sú niektorí jedinci náchylnejší na infekcie ako iní. Moji kolegovia a ja si myslíme, že takéto rozdiely môžu byť spôsobené jemnými rozdielmi v DNA génov hostiteľského faktora. Spojením týchto rozdielov, nazývaných polymorfizmy, s úrovňou zraniteľnosti jednotlivcov voči infekciám dúfame, že náš výskum prispeje k presnej medicíne bakteriálnych infekcií.

Naše hľadanie pre nový hostiteľský faktor

Moji kolegovia v laboratóriu Haldar a ja skúmame úlohu Spi-C pri bakteriálnej infekcii. Spi-C je nevyhnutný pre vývoj špecifického typu populácie buniek v slezine, ktoré regulujú ukladanie železa v tele. Železo je nevyhnutné na transport kyslíka v červených krvinkách.

Počas infekcií však baktérie vyžadujú železo. Potrebujú ho na rast a súťažia s hostiteľom, aby si ho získali. Ak by sme teda mohli zmeniť aktivitu Spi-C génu, mohli by sme byť schopní zbaviť baktérie tejto životne dôležitej živiny a tým zastaviť infekcie bez poškodenia hostiteľa.

V nedávnej práci sme zhrnuli vplyv železa v hostiteľských bunkách a jeho interakcie s hostiteľskými faktormi v prítomnosti alebo neprítomnosti infekcií.

U myší sme testovali úlohu hostiteľského faktora, Spi-C, ako spôsob ochrany hostiteľa. V tejto štúdii sme myšiam vstrekli chemickú látku, ktorá je súčasťou baktérií. Chceli sme spustiť zmeny, ktoré sa vyskytujú u zvierat počas skutočnej bakteriálnej infekcie.

Pozri tiež: "Nočné mory baktérie": Čo potrebujete vedieť o antibiotiká-rezistentné baktérie

Naše predbežné výsledky ukázali, že hostiteľský faktor je aktívny v rôznych orgánoch myší liečených chemickou látkou. Veríme, že táto aktivácia hrá úlohu v obrane hostiteľa. A skutočne sme zistili, že strata aktivity Spi-C zvýšila uvoľňovanie malých proteínov, ktoré uľahčujú obranu hostiteľa proti patogénom v porovnaní s bunkami, ktoré majú normálnu aktivitu Spi-C. Domnievame sa, že táto zmena v malých proteínoch môže chrániť hostiteľa pred hyperinflamáciou v reakcii na infekciu.

Sme presvedčení, že posun nášho myslenia z terapie zameranej na patogény na terapiu zameranú na hostiteľa predstavuje novú cestu presnej medicíny, ktorá by mohla pomôcť ukončiť krízu rezistencie voči drogám.

Tento článok bol pôvodne publikovaný na The Conversation by Zahidul Alam. Prečítajte si pôvodný článok.