Publikováno: září 2019

Napsal: Conan Y. Zhao, Kvantitativní BioSciences postgraduální student, Georgia Tech a Sam P. Brown, PhD, docent, Georgia Tech, a Alison Laufer Halpin, PhD, Associate Director, Office Vědecké Inovace a Integrace, CDC,

poskytovatelé Zdravotní péče může čelit dvěma rostoucí krizí, které ovlivňují jejich schopnost k léčbě bakteriálních infekcí: antibiotická rezistence a chronické (dlouhodobé) infekce.

obtížnou kombinací pro poskytovatele zdravotní péče a pacienty jsou chronické infekce způsobené bakteriemi rezistentními na antibiotika.

Prostřednictvím projektu s CDC, Hnědá Laboratoři na Georgia Tech vyvinuli nové přístupy ke studiu plic microbiomes pacientů s cystickou fibrózou (CF), který se často chronické infekce. Tato práce pomůže zlepšit léčbu těchto pacientů.

chronické infekce jsou přetrvávající onemocnění, která je třeba léčit po dlouhou dobu, než se infekce vymaže.

pacienti s cystickou fibrózou (CF) jsou zvláště ohroženi chronickými infekcemi. Jedním z rysů CF je nahromadění tlusté vrstvy hlenu pokrývající vnitřek plic, nazývané sputum. V tomto prostředí může přežít mnoho typů komenzálních (nezpůsobujících onemocnění) a škodlivých bakterií, které neustále vystavují pacienty s CF riziku plicních infekcí. Kvůli těmto infekcím jsou pacienti s CF vystaveni více antibiotikům.

hodnocení plicního mikrobiomu

mikrobiom je společenství přirozeně se vyskytujících bakterií. Antibiotika mohou narušit (nevyváženost) mikrobiomů změnou přirozeného složení komenzálních i škodlivých bakterií. S narušeným mikrobiomem mohou bakterie způsobující onemocnění rezistentní na antibiotika převzít a způsobit infekci.

řada studií zjistila souvislost mezi strukturou mikrobiomu plic a funkcí plic(tj. Například přítomnost patogenních (choroboplodných) choroboplodných zárodků je spojena s horším zdravotním stavem.

tyto studie naznačují ústřední roli, kterou mohou mít nepatogenní (nikoli choroboplodné) bakterie, které pomáhají udržovat funkci plic. Nicméně, oni mají ještě odpovědět, pokud se tyto zárodky—většinou komenzální ústní bakterie v ústech, nosu, nebo krku—jsou ukazatele, lepší zdraví nebo aktivně pomáhají udržet patogenní bakterie na uzdě do plicního mikrobiomu ekosystému.

k řešení této klíčové otázky vytvořila Brown Lab experimentální modelexterní ikona mikrobiomu infekce plic CF. Recept „syntetického sputa“ napodobuje sputum nacházející se v plicích pacientů s CF. Laboratoř přidává do modelu definované kombinace až 12 bakteriálních druhů.

dohromady tvoří těchto 12 bakteriálních druhů více než 90% bakteriální komunity v plicích lidí s CF. Polovina těchto choroboplodných zárodků jsou běžné patogenní bakterie (např. Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa). Zbytek bakterií jsou většinou nepatogenní orální bakterie, které se často vyskytují v plicích lidí s CF.

výsledky modelu podporují myšlenku, že specifické orální zárodky jsou schopny zpomalit růst choroboplodných zárodků v CF plicích. Když však přidáme antibiotika, která se běžně používají k léčbě pacientů s CF, tyto“ ochranné “ orální zárodky se rychle vyhladí. To umožňuje všem existujícím choroboplodným zárodkům, které jsou odolné vůči antibiotikům, růst, převzít a způsobit onemocnění.

Přizpůsobení Léčby

Zlepšení antibiotické preskripce a používání je důležité, aby účinně léčit infekce, ochraně pacientů před škody způsobené zbytečné používání antibiotik, a bojovat proti rezistenci vůči antibiotikům.

pomocí mikrobiomových dat a matematických modelů plicního mikrobiomu CF se Brown Lab učí více o tom, jak se každý bakteriální druh navzájem ovlivňuje, a jejich schopnost odolávat antibiotikům. Vyzbrojeni těmito informacemi, laboratoř provádí předpovědi a testuje je s cílem zlepšit výběr a léčbu antibiotiky.

Od tam, laboratoř může vyvíjet nové, personalizované léčebné strategie, které kombinují antibiotika a, potenciálně, probiotika (živé non-nemoc-působit bakterie, které jsou obecně uznávané jako bezpečné ), které jsou šité na míru infekce a mikrobiomu profil jedince.