Medical illustration of multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa from CDC’s 2019 AR Threats Report. P. aeruginosa-infektiot voivat olla erityisen vaarallisia potilaille, joilla on krooninen keuhkosairaus.
lähetetty: syyskuu 2019
kirjoittanut: Conan Y. Zhao, Quantitative BioSciences jatko-opiskelija, Georgia Tech ja Sam P. Brown, PhD, apulaisprofessori, Georgia Tech, ja Alison Laufer Halpin, PhD, apulaisjohtaja, Office of Scientific Innovation and Integration, CDC
terveydenhuollon tarjoajat voivat kohdata kaksi kasvavaa kriisiä, jotka vaikuttavat kykyyn hoitaa bakteeri-infektioita: antibioottiresistenssi ja krooniset (pitkäaikaiset) infektiot.
vaikea yhdistelmä terveydenhuollon tarjoajille ja potilaille ovat antibiooteille vastustuskykyisten bakteerien aiheuttamat krooniset infektiot.
CDC: n kanssa tehdyn projektin kautta Georgia Techin Brown Lab kehitti uusia lähestymistapoja kystistä fibroosia (CF) sairastavien potilaiden keuhkomikrobiomien tutkimiseen, sillä he saavat usein kroonisia infektioita. Tämä työ auttaa parantamaan näiden potilaiden hoitoa.
krooniset infektiot ovat pysyviä sairauksia, joita on hoidettava pitkään ennen kuin infektio paranee.
kystistä fibroosia (CF) sairastavilla potilailla on erityinen riski saada kroonisia infektioita. Yksi CF: n ominaisuuksista on keuhkojen sisäpintaa peittävän paksun limakerroksen kertyminen, jota kutsutaan yskökseksi. Monenlaiset vastaavat (Ei-sairauksia aiheuttavat) ja haitalliset bakteerit voivat selviytyä tässä ympäristössä, mikä jatkuvasti asettaa CF-potilaat keuhkoinfektioiden vaaraan. Näiden infektioiden vuoksi CF-potilaat altistuvat useammalle antibiootille.
keuhkojen mikrobiomin arviointi
mikrobiomi on luonnossa esiintyvien bakteerien yhteisö. Antibiootit voivat häiritä (epätasapaino) mikrobiomeja muuttamalla sekä yhteismitallisten että haitallisten bakteerien luonnollista koostumusta. Mikrobiomin häiriintyessä antibiooteille vastustuskykyiset tauteja aiheuttavat bakteerit voivat ottaa vallan ja aiheuttaa infektion.
useissa tutkimuksissa on löydetty yhteyksiä keuhkojen mikrobiomirakenteen ja keuhkojen toiminnan välillä (eli kuinka hyvin keuhkot toimivat). Esimerkiksi patogeenisten (tautia aiheuttavien) bakteerien esiintyminen on yhteydessä heikompaan terveyteen.
nämä tutkimukset viittaavat siihen, että ei-patogeenisten (ei tautia aiheuttavien) bakteerien keskeinen rooli voi olla keuhkojen toiminnan ylläpitämisessä. He eivät kuitenkaan ole vielä vastanneet, ovatko nämä bakteerit—useimmiten vastaavat suun, nenän tai nielun bakteerit—merkkejä paremmasta terveydestä tai auttavatko ne aktiivisesti pitämään patogeeniset bakteerit loitolla keuhkojen mikrobiomien ekosysteemissä.
tämän avainkysymyksen ratkaisemiseksi Brown Lab rakensi kokeellisen mallin ulkopuolisen kuvakkeen keuhkoinfektion mikrobiomista. ”Synteettinen yskös” – resepti jäljittelee ysköstä, joka löytyy CF-potilaiden keuhkoista. Laboratorio lisää malliin jopa 12 bakteerilajin määritellyt yhdistelmät.
yhdessä nämä 12 bakteerilajia muodostavat yli 90% CF: ää sairastavien ihmisten keuhkoissa olevasta bakteeriyhteisöstä. Puolet näistä bakteereista ovat yleisiä patogeenisiä (tautia aiheuttavia) bakteereita (esim.Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa). Loput bakteerit ovat enimmäkseen ei-patogeenisiä suun bakteereita, joita löytyy usein CF: ää sairastavien ihmisten keuhkoista.
mallin tulokset tukevat ajatusta, että tietyt suun kautta otettavat bakteerit pystyvät hidastamaan tautia aiheuttavien bakteerien kasvua CF-keuhkoissa. Kuitenkin, kun lisäämme antibiootteja, joita käytetään yleisesti CF-potilaiden hoitoon, nämä” suojaavat ” suun bakteerit pyyhkiytyvät nopeasti pois. Näin kaikki olemassa olevat, antibiooteille vastustuskykyiset taudinaiheuttajat voivat kasvaa, ottaa vallan ja aiheuttaa sairauksia.
henkilökohtainen hoito
antibioottien määräämisen ja käytön parantaminen on ratkaisevan tärkeää infektioiden tehokkaassa hoidossa, potilaiden suojelemisessa tarpeettomasta antibioottien käytöstä aiheutuvilta haitoilta ja antibioottiresistenssin torjunnassa.
käyttäen MIKROBIOMITIETOJA ja CF-keuhkomikrobiomin matemaattisia malleja Brown Lab oppii lisää siitä, miten kukin bakteerilaji vaikuttaa toisiinsa ja miten ne pystyvät vastustamaan antibiootteja. Näillä tiedoilla varustettuna laboratorio tekee ennusteita ja testaa niitä tavoitteenaan parantaa antibioottien valikoimaa ja hoitoja.
sieltä laboratorio voi kehittää uusia, yksilöllisiä hoitostrategioita, joissa yhdistetään antibiootteja ja mahdollisesti probiootteja (eläviä ei-tauteja aiheuttavia bakteereja, jotka on yleisesti tunnustettu turvallisiksi), jotka on räätälöity yksilön infektio-ja mikrobiomiprofiiliin.
