Otpornost na antibiotike: istraživači "vlakom stanica" na kraju smrtne krize

Nadstrešnice otporne na lijekove već su desetljećima ugrozile ljudsko zdravlje. Situacija se pogoršava zbog nedostatka novih antibiotika. Ali što ako promijenimo način na koji ih želimo tretirati, i treniramo naše stanice da ubijaju te osvajače umjesto da se oslanjaju na antibiotike da rade prljavi posao? Ova nova strategija, nazvana obrana usmjerena na domaćina, mogla bi pomoći u rješavanju problema otpornosti na antibiotike.

Otpornost na antibiotike sve je veća briga za globalno zdravlje. Nedavno izvješće koje je naručila britanska vlada pokazuje da je svake godine globalno oko 700.000 ljudi umrlo od infekcija uzrokovanih bakterijama otpornim na lijekove. U izvješću se također upozorava da bi, bez djelovanja, broj žrtava mogao porasti na 10 milijuna u svijetu i koštati 80 trilijuna dolara globalnoj ekonomiji.

Vidi također: Bakterije otporne na antibiotike mogu se zaustaviti antičkim irskim narodnim lijekom

Otpornost na lijekove je također ozbiljan problem u Sjedinjenim Državama. Više od 23.000 ljudi umire svake godine zbog patogena otpornih na više lijekova i košta zemlju oko 55 milijardi dolara godišnje. Glavni krivci koji prijete SAD-u su rezistentni na meticilin Staphylococcus aureus (MRSA), otporan na karbapenem Enterobacteriaceae (CRE) i Clostridium difficile.

Nedostatak novih antibakterijskih lijekova u razvoju za rješavanje rastuće prijetnje je uznemirujući trend. Patogen koji je otporan na lijek koji je rezerviran za liječenje infekcija kada su svi ostali propali je posebna briga. To je slučaj s patogenima rezistentnim na karbapenem.

Pad antibakterijskih lijekova i pojava patogena otpornih na lijekove zahtijevaju alternativne pristupe.

U laboratoriju Malay Haldara, zajedno s drugim projektima, moje kolege i ja proučavamo kako čimbenici u domaćinstvu životinja igraju ulogu u odgovoru na infekcije. Da bismo testirali pristup, radimo ovaj posao pomoću mišjeg modela infekcija. Naš je cilj pronaći nove osobine ili čimbenike domaćina koji mogu biti usmjereni na jačanje imunološkog odgovora pojedinca dovoljno visoko da ubije uvredljive mikrobe. Faktor domaćin kojeg istražujemo zove se Spi-C, gen koji se nalazi u svakoj stanici ljudskog tijela.

Ciljanje host faktora

Moje zanimanje za čimbenike domaćina nastalo je tijekom diplomskih studija. Dok radim na doktoratu Istraživački projekt, saznao sam da domaćin faktori, različite osobine intrinsic za ljude, igraju značajnu ulogu u bakterijske infekcije. To me je potaknulo da istražim kako se imunološki sustav domaćina bori protiv bakterija.

Novi uvidi u obranu domaćina od patogena naveli su istraživače da istraže novu strategiju nazvanu terapija usmjerena na domaćina (HDT), relativno nedavnu ideju koja je prisutna tek oko desetljeće.

Cilj HDT-a je poboljšati i pojačati imunološki odgovor domaćina na uništavanje patogena, umjesto da se oslanja isključivo na antibakterijske lijekove. Ciljanjem na čimbenike domaćina kao i na liječenje antibioticima, HDT-i isporučuju dvostruki udarac.

Tijelo prirodno reagira na infekcije upalom, proces u kojem specifične populacije imunoloških stanica napadaju i ubijaju invaziju bakterija bilo da ih jedu ili ih zaustavljaju s proteinskim oružjem. Međutim, nekontrolirana upala izaziva proizvodnju proteina koji mogu uzrokovati višestruko otkazivanje i čak mogu ubiti domaćina. Stoga je kontrola upale ključna za borbu protiv patogena, kao i za zaštitu tijela od hiper upale.

HDT-ovi uključuju skup tretmana koji pojačavaju odgovor domaćina na patogene i također štite domaćina od pretjeranog imunološkog odgovora. HDT uključuju staničnu terapiju, u kojoj se specifična populacija stanica koštane srži ubrizgava u tijelo domaćina kako bi se spriječilo prekomjerno imunološko djelovanje i oštećenje tkiva. Drugi HDT uključuje uobičajene lijekove za neinfektivne bolesti. Statini i ibuprofen, na primjer, smiruju reakciju domaćina na infekcije. Biološki lijekovi, kompleksni lijekovi proizvedeni rekombinantnom DNA tehnologijom, također to čine neutraliziranjem malih proteina i smanjenjem oštećenja tkiva. Prehrambeni proizvodi, kao što je vitamin D3, također su pokazali da uzrokuju imunološke stanice domaćina da oslobode antibakterijske tvari koje poboljšavaju ubijanje patogena.

HDT-ovi u kombinaciji s antibakterijskim lijekovima pokazuju veliko obećanje u liječenju različitih patogena otpornih na više lijekova, osobito protiv Mycobacterium tuberculosis, patogen koji uzrokuje tuberkulozu, jedan od 10 glavnih uzroka smrti u svijetu.

Personalizacija tretmana za infekcije

U posljednjem desetljeću, istraživači su ostvarili veliki napredak u istraživanju domaćina, što je dovelo do novih terapijskih strategija.

Jedan od njih je personalizirana medicina, u kojoj genomski nacrt može odrediti jedinstvenu osjetljivost pojedinca na bolesti i odabrati odgovarajuće terapije.

Ovaj se koncept primjenjuje u neinfektivnim bolestima poput raka. Međutim, primjena koncepta u zaraznoj bolesti je vrlo novija. Usprkos tome, personalizirana medicina vodi nas da spekuliramo zašto su neki pojedinci skloniji infekcijama od drugih. Moje kolege i ja vjerujemo da takve razlike mogu biti uzrokovane suptilnim razlikama u DNK gena faktora domaćina. Povezivanjem tih razlika, nazvanim polimorfizmima, s razinom ranjivosti pojedinaca na infekcije, nadamo se da će naše istraživanje doprinijeti preciznoj medicini bakterijskih infekcija.

Naš zadatak za novi faktor domaćina

Moje kolege iz laboratorija Haldar i ja istražujemo ulogu Spi-C u bakterijskoj infekciji. Spi-C je neophodan za razvoj određene vrste populacije stanica u slezeni koja regulira skladištenje željeza u tijelu. Željezo je neophodno za transport kisika u crvenim krvnim stanicama.

No, tijekom infekcija bakterije također zahtijevaju željezo. Potrebna im je za rast, a oni se natječu s domaćinom da ga dobiju. Stoga, ako bismo mogli izmijeniti aktivnost gena Spi-C, mogli bismo lišiti bakterije ovog vitalnog hranjiva i tako zaustaviti infekcije bez da naštetimo domaćinu.

U novijem radu, sumirali smo učinak željeza u stanicama domaćina i njegove interakcije s domaćinskim čimbenicima u prisutnosti ili odsutnosti infekcija.

U miševa smo testirali ulogu domaćina, Spi-C, kao način obrane domaćina. U ovoj smo studiji ubrizgali kemikaliju koja je sastavni dio bakterija u miševe. Željeli smo pokrenuti promjene koje se događaju u životinji tijekom stvarne bakterijske infekcije.

Vidi također: “Nightmare Bacteria”: što trebate znati o gljivicama otpornim na antibiotike

Naši preliminarni rezultati pokazali su da je faktor domaćin aktivan u različitim organima miševa koji su tretirani kemikalijom. Vjerujemo da ova aktivacija igra ulogu u obrani domaćina. I doista, otkrili smo da je gubitak Spi-C aktivnosti povećao oslobađanje malih proteina koji olakšavaju obranu domaćina od patogena u usporedbi s stanicama koje imaju normalnu Spi-C aktivnost. Vjerujemo da bi ova promjena u proteinima male veličine mogla zaštititi domaćina od hiper upale kao odgovor na infekciju.

Vjerujemo da preusmjeravanje našeg razmišljanja s terapije usmjerene na patogene na terapiju usmjerenu na domaćina uvodi u novi put precizne medicine, što bi moglo pomoći u okončanju krize otpora na lijekove.

Ovaj članak je izvorno objavljen na Razgovor Zahidul Alama. Pročitajte izvorni članak.