Антибиотична резистентност: Изследователите "обучават клетките" за прекратяване на смъртоносната криза

Устойчивите на лекарства супергугчета са заплашвали човешкото здраве в продължение на десетилетия. Ситуацията се влошава поради недостига на нови антибиотици. Но какво ще стане, ако променим начина, по който се стремим да ги лекуваме, и обучихме нашите клетки да убиват тези нашественици, вместо да разчитат на антибиотици, за да вършат мръсната работа? Тази нова стратегия, наречена защита, насочена към хоста, може да помогне за решаването на проблема с антибиотичната резистентност.

Резистентността към антибиотици е нарастваща грижа за глобалното здраве. Скорошен доклад, поръчан от британското правителство, показва, че всяка година в световен мащаб около 700 000 души загинаха от инфекции, причинени от резистентни към лекарства бактерии. Докладът също така предупреди, че без действие, броят на жертвите може да нарасне до 10 милиона в световен мащаб и да струва 80 трилиона долара за световната икономика.

Виж също: Бактериите, устойчиви на антибиотици, могат да бъдат спрени с древното ирландско народно лекарство

Резистентността към лекарства е сериозен проблем и в Съединените щати. Повече от 23 000 души умират всяка година поради патогени, резистентни към много лекарства и струват на страната около 55 милиарда долара годишно. Основните виновници, застрашаващи САЩ, са резистентни към метицилин Стафилококус ауреус (MRSA), резистентни към карбапенем Enterobacteriaceae (CRE), и Clostridium difficile.

Недостигът на нови антибактериални лекарства в развитието за справяне с нарастващата заплаха е тревожна тенденция. Специален проблем е патогенът, който е устойчив на лекарство, запазено за лечение на инфекции, когато всички други са се провалили. Такъв е случаят с резистентни на карбапенем патогени.

Спадът на антибактериалните лекарства, съчетан с появата на устойчиви на лекарства патогени, изисква алтернативни подходи.

В лабораторията на Малай Халдар, заедно с други проекти, аз и моите колеги изучаваме как факторите в домакинството на животните играят роля в отговор на инфекции. За да тестваме този подход, ние правим тази работа, използвайки миши модел на инфекции. Нашата цел е да намерим нови черти или фактори на гостоприемника, които могат да бъдат насочени към повишаване на имунния отговор на индивида достатъчно високо, за да убие обидните микроби. Приемащият фактор, който изследваме, се нарича Spi-C, ген, открит във всяка клетка на човешкото тяло.

Насочване на фактори на хоста

Интересът ми към приемащите фактори възникна по време на магистратурата ми. Докато работя по докторската си степен изследователски проект, научих, че домакинските фактори, различни черти, присъщи на хората, играят важна роля в бактериалните инфекции. Това ме вдъхнови да изследвам как имунната система на гостоприемника се бори с бактериите.

Нови прозрения за защитата на гостоприемника срещу патогени са накарали изследователите да проучат нова стратегия, наречена хост-ориентирана терапия (HDT), сравнително нова идея, която съществува едва около десетилетие.

Целта на HDT е да подобри и усили имунния отговор на гостоприемника, за да унищожи патогените, вместо да разчита изключително на антибактериални лекарства. Чрез насочване към гостоприемниковите фактори, както и към антибиотично лечение, HDTs доставят двоен удар.

Тялото естествено реагира на инфекции с възпаление, процес, при който специфични популации от имунни клетки атакуват и убиват нахлуващите бактерии, като ги изяждат или ги премахват с протеинови оръжия. Въпреки това, неконтролираното възпаление предизвиква производството на протеини, които могат да причинят мултиорганна недостатъчност и дори може да убие гостоприемника. Следователно, контролирането на възпалението е от решаващо значение за борба с патогените, както и за предпазване на организма от хипервъзпаление.

HDTs включват набор от лечения, които стимулират реакцията на гостоприемника към патогените и също така предпазват гостоприемника от преувеличен имунен отговор. HDTs включват клетъчна терапия, при която специфична популация от клетки от костен мозък се инжектират в тялото на гостоприемника, за да се предотврати прекомерния имунен отговор и тъканното увреждане. Друг HDT включва често използвани лекарства за неинфекциозни заболявания. Статини и ибупрофен, например, успокояват реакцията на гостоприемника при инфекции. Биологичните вещества, комплексните молекулни лекарства, произведени чрез рекомбинантна ДНК технология, правят това и чрез неутрализиране на малките протеини и намаляване на увреждането на тъканите. Хранителните продукти, като витамин D3, също са показали, че причиняват на имунните клетки на гостоприемника да отделят антибактериални вещества, които усилват убиването на патогените.

HDTs в комбинация с антибактериални лекарства показват голямо обещание при лечението на различни мултирезистентни патогени, особено срещу Mycobacterium tuberculosis патогена, който причинява туберкулоза, една от десетте най-големи причини за смъртта в световен мащаб.

Персонализиране на лечение за инфекции

През последното десетилетие изследователите са постигнали значителен напредък в изследването на гостоприемника, което води до нови терапевтични стратегии.

Една от тях е персонализираната медицина, в която геномният план може да определи уникалната възприемчивост на индивида към болестите и да избере подходящи терапии.

Тази концепция се прилага при неинфекциозни болести като рак. Прилагането на концепцията при инфекциозни заболявания обаче е много скоро. Въпреки това, персонализираната медицина ни кара да разсъждаваме защо някои хора са по-склонни към инфекции, отколкото други. Моите колеги и аз вярвам, че такива разлики могат да бъдат причинени от фини различия в ДНК на гените на гостоприемника. Чрез свързването на тези различия, наречени полиморфизми, до нивото на уязвимост на индивидите към инфекции, ние се надяваме, че нашите изследвания ще допринесат за прецизното лечение на бактериалните инфекции.

Нашият стремеж към нов фактор за домакинство

Моите колеги от лабораторията Haldar и аз проучваме ролята на Spi-C в бактериалната инфекция. Spi-C е от съществено значение за развитието на специфичен тип популация от клетки в далака, които регулират съхранението на желязо в тялото. Желязото е от съществено значение за транспортирането на кислород в червените кръвни клетки.

Но по време на инфекции бактериите също изискват желязо. Те се нуждаят от него за растеж и се конкурират с домакина, за да го получат. Следователно, ако можем да променим активността на ген Spi-C, ние бихме могли да лишим бактериите от този жизненоважен хранителен елемент и по този начин да спрем инфекциите, без да навредим на домакина.

В неотдавнашна статия, ние обобщихме ефекта на желязото в клетките гостоприемници и неговите взаимодействия с гостоприемните фактори в присъствието или отсъствието на инфекции.

При мишките тествахме ролята на гостоприемника, Spi-C, като начин да защитим домакина. В това проучване инжектирахме химично вещество, което е компонент на бактериите в мишките. Искахме да предизвикаме промени в животното по време на истинска бактериална инфекция.

Вижте също: „Кошмарни бактерии“: Какво трябва да знаете за бактериите, устойчиви на антибиотици

Нашите предварителни резултати показаха, че гостоприемникът е активен в различни органи на мишките, третирани с химикала. Ние вярваме, че това активиране играе роля в защитата на хоста. И наистина, открихме, че загубата на Spi-C активност увеличава освобождаването на малки по размер протеини, които улесняват защитата на гостоприемника срещу патогени в сравнение с клетките, които имат нормална Spi-C активност. Ние вярваме, че тази промяна в малките протеини може да предпази гостоприемника от хипервъзпаление в отговор на инфекция.

Ние вярваме, че преместването на нашето мислене от терапия, насочена към патогени, към насочената към домакинството терапия води до нов път към прецизната медицина, която може да помогне за прекратяване на кризата с лекарствената резистентност.

Тази статия е първоначално публикувана на The Conversation by Zahidul Alam. Прочетете оригиналната статия.