feladta: szeptember 2019

írta: Conan Y. Zhao, kvantitatív BioSciences végzős hallgató, Georgia Tech és Sam P. Brown, PhD, docens, Georgia Tech, és Alison Laufer Halpin, PhD, társigazgató, tudományos innovációs és Integrációs Hivatal, CDC

az egészségügyi szolgáltatók két növekvő válsággal szembesülhetnek, amelyek befolyásolják a bakteriális fertőzések kezelésére való képességüket: antibiotikum-rezisztencia és krónikus (tartós) fertőzések.

az egészségügyi szolgáltatók és a betegek számára nehéz kombináció az antibiotikum-rezisztens baktériumok által okozott krónikus fertőzések.

A CDC-vel folytatott projekt révén a Georgia Tech Brown laboratóriuma új megközelítéseket dolgozott ki a cisztás fibrózisban (CF) szenvedő betegek tüdő mikrobiómáinak tanulmányozására, akik gyakran krónikus fertőzéseket kapnak. Ez a munka elősegíti ezeknek a betegeknek a kezelését.

a krónikus fertőzések tartós betegségek, amelyeket hosszú ideig kell kezelni, mielőtt a fertőzés megszűnik.

a cisztás fibrózisban (CF) szenvedő betegek különösen veszélyeztetettek a krónikus fertőzések szempontjából. A CF egyik vonása egy vastag nyálkréteg felhalmozódása, amely bevonja a tüdő belsejét, az úgynevezett köpet. Számos kommensális (nem betegséget okozó) és káros baktérium képes túlélni ebben a környezetben, folyamatosan veszélyeztetve a CF-ben szenvedő betegeket a tüdőfertőzések kockázatával. Ezen fertőzések miatt a CF-betegek több antibiotikumnak vannak kitéve.

A tüdő Mikrobiomjának értékelése

A mikrobiom a természetben előforduló baktériumok közössége. Az antibiotikumok megzavarhatják (kiegyensúlyozatlanság) a mikrobiomokat azáltal, hogy megváltoztatják mind a kommensális, mind a káros baktériumok természetes összetételét. Egy megzavart mikrobiom esetén az antibiotikum-rezisztens betegséget okozó baktériumok átvehetik és fertőzést okozhatnak.

számos tanulmány összefüggést talált a tüdő mikrobiom szerkezete és a tüdő funkciója között (azaz a tüdő működése). Például a patogén (betegséget okozó) baktériumok jelenléte a rosszabb egészséggel jár.

Ezek a tanulmányok arra utalnak, hogy a nem patogén (nem betegséget okozó) baktériumok központi szerepet játszhatnak a tüdő működésének fenntartásában. Azonban még nem válaszoltak arra, hogy ezek a baktériumok-többnyire a szájban, az orrban vagy a torokban lévő kommensális orális baktériumok—a jobb egészség mutatói, vagy aktívan segítenek a patogén baktériumok távol tartásában a tüdő mikrobiom ökoszisztémájában.

ennek a kulcskérdésnek a megválaszolásához a Brown Lab kísérleti modellt épített külső ikon a CF tüdőfertőzés mikrobiomjáról. A” szintetikus köpet ” recept utánozza a CF-ben szenvedő betegek tüdejében található köpetet. A laboratórium legfeljebb 12 baktériumfaj meghatározott kombinációit adja hozzá a modellhez.

Ez a 12 baktériumfaj együttesen a CF-ben szenvedő emberek tüdejében lévő baktériumközösség több mint 90% – át teszi ki. Ezeknek a baktériumoknak a fele gyakori patogén (betegséget okozó) baktériumok (például Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa). A többi baktérium többnyire nem patogén orális baktériumok, amelyek gyakran megtalálhatók a CF-ben szenvedő emberek tüdejében.

a modell eredményei alátámasztják azt az elképzelést, hogy a specifikus orális baktériumok képesek lassítani a betegséget okozó baktériumok növekedését a CF tüdőben. Amikor azonban antibiotikumokat adunk hozzá, amelyeket általában a CF-betegek kezelésére használnak, ezek a “védő” orális baktériumok gyorsan megsemmisülnek. Ez lehetővé teszi, hogy minden létező, betegséget okozó baktérium, amely ellenáll az antibiotikumoknak, növekedjen, átvegye és betegséget okozzon.

A kezelések személyre szabása

az antibiotikumok felírásának és használatának javítása kritikus fontosságú a fertőzések hatékony kezelésében, a betegek védelmében a felesleges antibiotikum-használat okozta károktól és az antibiotikum-rezisztencia leküzdésében.

mikrobiom adatok és a CF tüdő mikrobiom matematikai modelljeinek felhasználásával a Brown Lab többet megtudhat arról, hogy az egyes baktériumfajok hogyan hatnak egymásra, és képesek ellenállni az antibiotikumoknak. Ezzel az információval felfegyverkezve a laboratórium előrejelzéseket készít és teszteli őket azzal a céllal, hogy javítsa az antibiotikumok kiválasztását és a kezeléseket.

innentől kezdve a laboratórium új, személyre szabott kezelési stratégiákat dolgozhat ki, amelyek kombinálják az antibiotikumokat és potenciálisan a probiotikumokat (élő, Nem betegséget okozó baktériumokat, amelyeket általában biztonságosnak tartanak), amelyek az egyén fertőzéséhez és mikrobiom profiljához igazodnak.