Устойчивость к антибиотикам: исследователи "клетки поезда", чтобы положить конец смертельному кризису

Устойчивые к лекарствам супербуки угрожали здоровью человека на протяжении десятилетий. Ситуация ухудшается из-за нехватки новых антибиотиков. Но что, если мы изменили способ лечения и научили наши клетки убивать этих захватчиков, вместо того чтобы полагаться на антибиотики для грязной работы? Эта новая стратегия, называемая защитой от хозяина, может помочь решить проблему устойчивости к антибиотикам.

Устойчивость к антибиотикам является растущей проблемой для здоровья во всем мире. Недавний отчет по заказу британского правительства показывает, что ежегодно во всем мире около 700 000 человек умирают от инфекций, вызванных лекарственно-устойчивыми бактериями. В докладе также предупреждается, что бездействие может привести к гибели 10 миллионов человек в мире и стоить мировой экономике 80 триллионов долларов США.

Читайте также: Устойчивые к антибиотикам бактерии могут быть остановлены древним ирландским народным средством

Лекарственная устойчивость является серьезной проблемой и в Соединенных Штатах. Ежегодно более 23 000 человек умирают из-за патогенов с множественной лекарственной устойчивостью и обходятся стране в 55 миллиардов долларов в год. Основные виновники, угрожающие США, являются устойчивыми к метициллину Золотистый стафилококк (MRSA), устойчивый к карбапенемам Enterobacteriaceae (CRE) и Clostridium difficile.

Нехватка новых антибактериальных препаратов, разрабатываемых для борьбы с растущей угрозой, является тревожной тенденцией. Особое беспокойство вызывает патоген, устойчивый к лекарственному средству, предназначенному для лечения инфекций, когда все остальные провалились. Это касается патогенов, устойчивых к карбапенемам.

Снижение количества антибактериальных препаратов в сочетании с появлением лекарственно-устойчивых патогенов требует альтернативных подходов.

В лаборатории Малай Халдар, наряду с другими проектами, мои коллеги и я изучаем, как факторы в организме животных играют роль в ответе на инфекции. Чтобы проверить подход, мы выполняем эту работу с использованием мышиной модели инфекций. Наша цель состоит в том, чтобы найти новые признаки или факторы хозяина, которые могут быть нацелены на повышение иммунного ответа человека достаточно высоко, чтобы убить микробов-нарушителей. Фактор хозяина, который мы исследуем, называется Spi-C, ген, обнаруженный в каждой клетке человеческого тела.

Таргетинг на факторы хоста

Мой интерес к факторам хозяина возник во время обучения в аспирантуре. Работая над моей кандидатской диссертацией В ходе исследовательского проекта я узнал, что факторы хозяина, различные черты, присущие человеку, играют значительную роль в бактериальных инфекциях. Это вдохновило меня на исследование того, как иммунная система хозяина борется с бактериями.

Новое понимание защиты хозяина от патогенных микроорганизмов побудило исследователей изучить новую стратегию, называемую направленной на хозяина терапией (HDT), относительно недавнюю идею, которая существует всего около десятилетия.

Целью ГБТ является усиление и усиление иммунного ответа хозяина на уничтожение патогенных микроорганизмов, а не полагаться исключительно на антибактериальные препараты. Ориентируясь на факторы хозяина, а также обеспечивая лечение антибиотиками, HDT доставляют двойной удар.

Организм естественным образом реагирует на инфекции с воспалением, процесс, в котором определенные группы иммунных клеток атакуют и убивают бактерии-вторгацы, либо съедая их, либо поражая их белковым оружием. Однако неконтролируемое воспаление запускает выработку белков, которые могут вызвать полиорганную недостаточность и даже убить хозяина. Таким образом, борьба с воспалением имеет решающее значение для борьбы с патогенными микроорганизмами, а также для защиты организма от гиперинвоспаления.

HDT включают набор методов лечения, которые усиливают реакцию хозяина на патогены, а также защищают хозяина от чрезмерного иммунного ответа. HDT включают клеточную терапию, при которой определенная популяция клеток костного мозга вводится в организм хозяина для предотвращения чрезмерного иммунного ответа и повреждения ткани. Другой HDT включает в себя широко используемые лекарства от неинфекционных заболеваний. Например, статины и ибупрофен успокаивают реакцию хозяина на инфекции. Биологические препараты, лекарственные средства со сложными молекулами, производимые по технологии рекомбинантных ДНК, также делают это путем нейтрализации белков небольшого размера и уменьшения повреждения тканей. Также было показано, что пищевые продукты, такие как витамин D3, заставляют иммунные клетки хозяина выделять антибактериальные вещества, которые усиливают уничтожение патогенов.

ГБТ в сочетании с антибактериальными лекарственными средствами показывают большие перспективы в лечении различных патогенов, устойчивых к множественным лекарственным средствам, особенно против Микобактерии туберкулеза - патоген, вызывающий туберкулез, одна из 10 основных причин смерти во всем мире.

Персонализация лечения инфекций

За последнее десятилетие исследователи добились значительных успехов в исследованиях факторов хозяина, что привело к разработке новых терапевтических стратегий.

Одним из них является персонализированная медицина, в которой геномный проект может определить индивидуальную восприимчивость человека к болезням и выбрать подходящее лечение.

Эта концепция применяется при неинфекционных заболеваниях, таких как рак. Тем не менее, применение концепции в инфекционных заболеваний очень недавно. Тем не менее, персонализированная медицина заставляет нас размышлять, почему некоторые люди более подвержены инфекциям, чем другие. Я и мои коллеги полагаем, что такие различия могут быть вызваны тонкими различиями в ДНК генов фактора хозяина. Связывая эти различия, называемые полиморфизмами, с уровнем уязвимости людей к инфекциям, мы надеемся, что наши исследования будут способствовать точной медицине бактериальных инфекций.

Наш поиск нового фактора хоста

Мои коллеги из лаборатории Халдар и я изучаем роль Spi-C в бактериальной инфекции. Spi-C имеет важное значение для развития определенного типа популяции клеток в селезенке, которые регулируют хранение железа в организме. Железо необходимо для транспорта кислорода в эритроцитах.

Но во время инфекций бактериям также требуется железо. Им это нужно для роста, и они конкурируют с хозяином, чтобы получить его. Следовательно, если бы мы могли изменить активность гена Spi-C, мы могли бы лишить бактерии этого жизненно важного питательного вещества и таким образом остановить инфекции, не нанося вреда хозяину.

В недавней статье мы суммировали влияние железа в клетках-хозяевах и его взаимодействия с факторами-хозяевами при наличии или отсутствии инфекций.

На мышах мы проверили роль фактора хозяина, Spi-C, как способа защиты хозяина. В этом исследовании мы вводили химическое вещество, которое является компонентом бактерий, мышам. Мы хотели вызвать изменения, которые происходят у животного во время настоящей бактериальной инфекции.

Смотрите также: «Кошмарные бактерии»: что нужно знать об антибиотикоустойчивых микробах

Наши предварительные результаты показали, что фактор хозяина активен в различных органах мышей, получавших химическое вещество. Мы считаем, что эта активация играет роль в защите хоста. И действительно, мы обнаружили, что потеря активности Spi-C увеличивает высвобождение белков небольшого размера, которые способствуют защите хозяина от патогенов по сравнению с клетками, которые имеют нормальную активность Spi-C. Мы полагаем, что это изменение в белках малого размера может защитить хозяина от гипервоспаления в ответ на инфекцию.

Мы считаем, что переход нашего мышления от патоген-ориентированной терапии к терапии, направленной на хозяина, открывает новый путь точной медицины, который может помочь положить конец кризису лекарственной устойчивости.

Эта статья была первоначально опубликована в «Беседе Захидул Алам». Прочитайте оригинальную статью.