Прецизионное редактирование кишечных бактерий: потенциальный способ лечения колита

ПРЕЦИЗИОННОЕ РЕДАКТИРОВАНИЕ КИШЕЧНЫХ БАКТЕРИЙ: ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ КОЛИТА

Исследователи из Юго-Западного медицинского центра университета Техаса применили точное редактирование бактериальных популяций в кишечнике для уменьшения воспаления. 

Изменения в составе микробиома кишечника происходит при разных заболеваниях: диабете 2 типа, раке толстой кишки, некротизирующем энтероколите у новорожденных, воспалительном заболевании кишечника (IBD или ВЗК), которое включает болезнь Крона и язвенный колит. В настоящее время нет никакого лечения или профилактики от IBD. 

Некоторые из бактерий, которые связаны с воспалительными заболеваниями, относятся к семейству энтеробактерий. Члены этой семьи, в том числе непатогенные E. coli, присутствуют в небольшом количестве в здоровом кишечнике и защищают от заражения сальмонеллой и другими патогенами.

Но у пациентов с IBD и в мышиных моделях с колитом виды энтеробактерий растут неуправляемо. Они используют уникальные метаболические трюки, чтобы размножаться и вытеснять конкурирующие полезные бактерии из кишечника во время болезни. Это наблюдение привело к текущему исследованию, в котором ученые использовали для ингибирования бактерий тяжелый и опасный металл вольфрам.

Исследователи обнаружили, что вольфрам поглощается бактериями и отключает способность энетеробактерий вырабатывать энергию в воспаленном кишечнике. В моделях мыши пероральное введение вольфрама (растворимой вольфрамовой соли в питьевой воде) избирательно предотвратило их размножение и не затронуло полезные бактерии. Обработка вольфрамом не лечила болезнь, но улучшала общее состояние животных. 

Вольфрам — химический элемент с атомным номером 74 в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, обозначается символом W (лат. Wolframium). При нормальных условиях представляет собой твёрдый блестящий серебристо-серый переходный металл[5]. Вольфрам — самый тугоплавкий из металлов. Более высокую температуру плавления имеет только неметаллический элемент — углерод, но он существует в жидком виде только при высоких давлениях. При стандартных условиях химически стоек.

«Стоит отметить, что наша стратегия только тормозит размножение Энтеробактерий при кишечных воспалениях, не избавляясь от них полностью. Это является важным, поскольку в правильных пропорциях, Энтеробактерии препятствуют колонизации кишечника бактериальными патогенами», - сказал один из ведущих авторов исследования, доктор Себастьян Уинтер (Dr. Sebastian Winter), доцент кафедры микробиологии. 

В этом исследовании ученым удалось сместить кишечный микробиом в более нормальное состояние с точки зрения баланса бактерий и уменьшить воспаление кишечника. Это многообещающий первый шаг в поиске потенциальной терапии для лечения болезней кишечника у людей. 

«Мы использовали вольфрам только в экспериментах «доказательства концепции», чтобы определить потенциальную молекулярную цель, и мы все еще далеки от превращения этого основного открытия в терапевтическое лечение у пациентов», - сказал д-р Уинтер. Воздействие вольфрама – тяжелого металла – может потенциально иметь серьезные негативные последствия, такие как неврологический и репродуктивный вред, добавил он.

Традиционные терапевтические подходы направлены на лечения человека. Но эти последние результаты дают надежду на то, что, в принципе, можно использовать нормальные кишечные бактерии для достижения положительного результата для хозяина, например, тщательно управляя функцией и составом кишечной микробиоты во время воспаления кишечника, объяснил Доктор Уинтер.

«Когда врачи используют антибиотики широкого спектра, цель состоит в том, чтобы убить как можно больше бактерий. Если пациент окажется в клинике очень болен, и нет времени на выявление конкретного патогена, будут применяться антибиотики широкого спектра действия», - сказал д-р Уинтер. «Воздействие антибиотиков широкого спектра действия на микробиоту кишечника разрушительно. Это как использовать факел в цветнике и надеяться, что как только вы убьете сорняки, цветы будут процветать».

«В нашем случае мы нашли способ нацелиться только на одну семью бактерий, Enterobacteriaceae, и только во время воспаления», - сказал он. «Для поиска потенциальных методов лечения заболеваний человека необходимо дополнительное исследование, но это перспективный первый шаг».

Источники: ScienceDaily

Материалы UTSouthwestern Medical Center

К разделу:

• Микробиом, метаболом и воспалительное заболевание кишечника