wysłany: wrzesień 2019

Written by: Conan Y. Zhao, quantitative BioSciences graduate student, Georgia Tech and Sam P. Brown, PhD, Associate Professor, Georgia Tech, and Alison Laufer Halpin, PhD, Associate Director, Office of Scientific Innovation and Integration, CDC

dostawcy opieki zdrowotnej mogą stawić czoła dwóm narastającym kryzysom, które wpływają na ich zdolność do leczenia zakażeń bakteryjnych: oporności na antybiotyki i przewlekłych (długotrwałych) infekcji.

trudnym połączeniem dla świadczeniodawców i pacjentów są przewlekłe infekcje wywołane przez bakterie oporne na antybiotyki.

dzięki projektowi z CDC, Brown Lab w Georgia Tech opracował nowe podejścia do badania mikrobiomów płuc pacjentów z mukowiscydozą (CF), którzy często chorują na przewlekłe infekcje. Praca ta pomoże poprawić leczenie tych pacjentów.

przewlekłe infekcje są przewlekłymi chorobami, które muszą być leczone przez długi czas, zanim infekcja ustąpi.

pacjenci z mukowiscydozą są szczególnie narażeni na przewlekłe zakażenia. Jedną z cech CF jest nagromadzenie grubej warstwy śluzu pokrywającej wnętrze płuc, zwanej plwociną. Wiele rodzajów komensalnych (nie powodujących chorób) i szkodliwych bakterii może przetrwać w tym środowisku, stale narażając pacjentów z mukowiscydozą na infekcje płuc. Z powodu tych zakażeń pacjenci z mukowiscydozą są narażeni na więcej antybiotyków.

ocena mikrobiomu płuc

mikrobiom jest społecznością naturalnie występujących zarazków. Antybiotyki mogą zaburzać (niewyważenie) mikrobiomy poprzez zmianę naturalnego składu zarówno komensalnych, jak i szkodliwych bakterii. Przy zaburzonym mikrobiomie oporne na antybiotyki bakterie chorobotwórcze mogą przejąć kontrolę i spowodować infekcję.

wiele badań wykazało związki między strukturą mikrobiomu płuc a funkcją płuc (tj. jak dobrze działają płuca). Na przykład obecność patogennych (chorobotwórczych) zarazków wiąże się z gorszym zdrowiem.

badania te wskazują na centralną rolę niepatogennych (nie powodujących choroby) zarazków, które mogą pomóc w utrzymaniu funkcji płuc. Jednak nie odpowiedzieli jeszcze, czy te zarazki-głównie komensalne zarazki ustne w jamie ustnej, nosie lub gardle—są wskaźnikami lepszego zdrowia lub aktywnie pomagają utrzymać patogenne zarazki w ekosystemie mikrobiomu płuc.

aby rozwiązać to kluczowe pytanie, Brown Lab zbudował eksperymentalny model ikona infekcji płuc CF microbiome. Receptura „syntetycznej plwociny” naśladuje plwocinę znajdowaną w płucach pacjentów z mukowiscydozą. Laboratorium dodaje do modelu zdefiniowane kombinacje maksymalnie 12 gatunków bakterii.

łącznie tych 12 gatunków bakterii stanowi ponad 90% społeczności bakteryjnej w płucach osób z mukowiscydozą. Połowa z tych zarazków są wspólne chorobotwórcze (powodujące choroby) zarazki (na przykład, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa). Reszta bakterii to głównie niepatogenne zarazki jamy ustnej, często występujące w płucach osób z mukowiscydozą.

wyniki Modelu potwierdzają tezę, że specyficzne zarazki jamy ustnej są w stanie spowolnić wzrost zarazków chorobotwórczych w płucach MUKOWISCYDOZOWYCH. Jednak gdy dodamy antybiotyki, które są powszechnie stosowane w leczeniu pacjentów z mukowiscydozą, te” ochronne ” zarazki doustne są szybko usuwane. Pozwala to wszelkie istniejące, chorobotwórcze zarazki, które są odporne na antybiotyki rosnąć, przejąć, i powodować choroby.

Personalizacja zabiegów

Poprawa przepisywania i stosowania antybiotyków ma kluczowe znaczenie dla skutecznego leczenia infekcji, ochrony pacjentów przed szkodami spowodowanymi niepotrzebnym stosowaniem antybiotyków i zwalczania oporności na antybiotyki.

wykorzystując dane mikrobiomu i modele matematyczne mikrobiomu płuc CF, Brown Lab uczy się więcej o tym, jak każdy gatunek bakterii wpływa na siebie nawzajem i ich zdolność do oporności na antybiotyki. Uzbrojeni w te informacje, laboratorium tworzy prognozy i testuje je w celu poprawy doboru antybiotyków i leczenia.

stamtąd laboratorium może opracować nowe, spersonalizowane strategie leczenia, które łączą antybiotyki i potencjalnie probiotyki (żywe bakterie nie powodujące choroby, które są ogólnie uznawane za bezpieczne), które są dostosowane do profilu infekcji i mikrobiomu osoby.