Medical illustration of multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa from CDC’s 2019 AR Threats Report. P. aeruginosa-infektioner kan være særlig farlige for patienter med kroniske lungesygdomme.
sendt den: September 2019
skrevet af: Conan Y. Yhao, kvantitativ BioSciences kandidatstuderende, Georgia Tech og Sam P. brun, ph. d., lektor, Georgia Tech og Alison Laufer Halpin, ph. d., associeret direktør, Office of Scientific Innovation and Integration, CDC
sundhedsudbydere kan stå over for to voksende kriser, der påvirker deres evne til at behandle bakterielle infektioner: antibiotikaresistens og kroniske (langvarige) infektioner.
en vanskelig kombination for sundhedsudbydere og patienter er kroniske infektioner forårsaget af antibiotikaresistente bakterier.
gennem et projekt med CDC udviklede det brune laboratorium ved Georgia Tech nye tilgange til at studere lungemikrobiomer hos patienter med cystisk fibrose (CF), som ofte får kroniske infektioner. Dette arbejde vil hjælpe med at forbedre behandlingerne for disse patienter.
kroniske infektioner er vedvarende sygdomme, der skal behandles i lang tid, før infektionen rydder.
patienter med cystisk fibrose (CF) har særlig risiko for kroniske infektioner. Et af træk ved CF er opbygning af et tykt slimlag, der dækker indersiden af lungerne, kaldet sputum. Mange typer af commensal (ikke-sygdomsfremkaldende) og skadelige bakterier kan overleve i dette miljø, der løbende sætter patienter med CF i fare for lungeinfektioner. På grund af disse infektioner udsættes CF-patienter for flere antibiotika.
vurdering af Lungemikrobiomet
mikrobiomet er et samfund af naturligt forekommende bakterier. Antibiotika kan forstyrre (ubalance) mikrobiomer ved at ændre den naturlige sammensætning af både kommensale og skadelige bakterier. Med et forstyrret mikrobiom kan antibiotikaresistente sygdomsfremkaldende bakterier overtage og forårsage infektion.
en række undersøgelser har fundet forbindelser mellem lungens mikrobiomstruktur og lungens funktion (dvs.hvor godt lungerne fungerer). For eksempel er tilstedeværelsen af patogene (sygdomsfremkaldende) bakterier forbundet med dårligere helbred.
disse undersøgelser antyder den centrale rolle ikke-patogene (ikke sygdomsfremkaldende) bakterier kan være nødt til at hjælpe med at opretholde lungefunktionen. Imidlertid, de har endnu ikke svaret, hvis disse bakterier—for det meste kommensale orale bakterier i munden, næse, eller hals—er indikatorer for bedre helbred eller aktivt hjælper med at holde patogene bakterier i skak i lungemikrobiomøkosystemet.
for at løse dette nøglespørgsmål byggede det brune laboratorium en eksperimentel modelekstern ikon for CF-lungeinfektionsmikrobiomet. En” syntetisk sputum ” opskrift efterligner sputum fundet i lunger hos patienter med CF. Laboratoriet tilføjer definerede kombinationer af op til 12 bakteriearter til modellen.
tilsammen udgør disse 12 bakteriearter mere end 90% af bakteriesamfundet i lungerne hos mennesker med CF. Halvdelen af disse bakterier er almindelige patogene (sygdomsfremkaldende) bakterier (f.eks. Resten af bakterierne er for det meste ikke-patogene orale bakterier, der ofte findes i lungerne hos mennesker med CF.resultater fra modellen understøtter ideen om, at specifikke orale bakterier er i stand til at bremse væksten af sygdomsfremkaldende bakterier i CF-lungen. Men når vi tilføjer antibiotika, der almindeligvis anvendes til behandling af patienter med CF, bliver disse “beskyttende” orale bakterier hurtigt udslettet. Dette gør det muligt for eksisterende sygdomsfremkaldende bakterier, der er resistente over for antibiotika, at vokse, overtage og forårsage sygdom.
personalisering af behandlinger
forbedring af ordination og anvendelse af antibiotika er afgørende for effektivt at behandle infektioner, beskytte patienter mod skader forårsaget af unødvendig antibiotikabrug og bekæmpe antibiotikaresistens.ved hjælp af mikrobiomdata og matematiske modeller af CF-lungemikrobiomet lærer det brune laboratorium mere om, hvordan hver bakterieart påvirker hinanden og deres evne til at modstå antibiotika. Bevæbnet med disse oplysninger gør laboratoriet forudsigelser og tester dem med det formål at forbedre antibiotikaudvælgelse og behandlinger.
derfra kan laboratoriet udvikle nye, personaliserede behandlingsstrategier, der kombinerer antibiotika og potentielt probiotika (levende ikke-sygdomsfremkaldende bakterier, der generelt anerkendes som sikre), der er skræddersyet til individets infektion og mikrobiomprofil.
