Antibioticaresistentie: Onderzoekers 'Train Cells' om een ​​dodelijke crisis te beëindigen

Drugbestendige superbacteriën bedreigen de menselijke gezondheid al tientallen jaren. De situatie wordt alleen maar erger door het tekort aan nieuwe antibiotica. Maar wat als we onze manier van behandelen veranderen en onze cellen trainen om deze indringers te doden in plaats van te vertrouwen op antibiotica om het vuile werk te doen? Deze nieuwe strategie, een host-gerichte verdediging genoemd, zou kunnen helpen om het antibioticaresistentieprobleem op te lossen.

Antibioticaresistentie is een groeiende zorg voor de wereldwijde gezondheid. Uit een recent rapport in opdracht van de Britse regering blijkt dat wereldwijd jaarlijks ongeveer 700.000 mensen zijn overleden als gevolg van infecties veroorzaakt door resistente bacteriën. Het rapport waarschuwde ook dat, zonder actie, het dodental wereldwijd zou kunnen stijgen tot 10 miljoen en 80 triljoen dollar zou kosten voor de wereldeconomie.

Zie ook: Antibioticaresistente bacteriën kunnen worden gestopt met oude Ierse folklore

Geneesmiddelenresistentie is ook in de Verenigde Staten een serieus probleem. Meer dan 23.000 mensen sterven elk jaar als gevolg van multiresistente ziekteverwekkers en kosten het land ongeveer $ 55 miljard per jaar. De belangrijkste boosdoeners die de VS bedreigen, zijn methicilline-resistent Staphylococcus aureus (MRSA), carbapenem-resistent Enterobacteriaceae (CRE), en Clostridium difficile.

Het tekort aan nieuwe antibacteriële geneesmiddelen in ontwikkeling om de groeiende dreiging aan te pakken, is een verontrustende trend. Een ziekteverwekker die resistent is tegen een medicijn dat is gereserveerd voor de behandeling van infecties, terwijl alle anderen hebben gefaald, is een specifieke zorg. Dit is het geval met carbapenem-resistente pathogenen.

De afname van antibacteriële geneesmiddelen in combinatie met de opkomst van resistente ziekteverwekkers vereist alternatieve benaderingen.

In het laboratorium van het Maleis Haldar, samen met andere projecten, onderzoeken mijn collega's en ik hoe factoren in een dierlijke gastheer een rol spelen in reactie op infecties. Om de aanpak te testen, doen we dit werk met behulp van een muismodel van infecties. Ons doel is om nieuwe eigenschappen of factoren van de gastheer te vinden die kunnen worden gericht om de immuunrespons van een individu te stimuleren die hoog genoeg is om de aanstootgevende microben te doden. De gastheerfactor die we onderzoeken, wordt Spi-C genoemd, een gen dat in elke cel van het menselijk lichaam wordt aangetroffen.

Targeting van hostfactoren

Mijn interesse in gastheerfactoren ontstond tijdens mijn afstudeeronderzoek. Tijdens het werken aan mijn Ph.D. onderzoeksproject, heb ik geleerd dat gastheerfactoren, een verscheidenheid van eigenschappen die intrinsiek zijn voor mensen, een belangrijke rol spelen bij bacteriële infecties. Dit inspireerde me om te onderzoeken hoe het immuunsysteem van de gastheer bacteriën bestrijdt.

Nieuwe inzichten in de verdediging van de gastheer tegen ziekteverwekkers hebben ertoe geleid dat onderzoekers een nieuwe strategie hebben ontwikkeld, de zogenaamde host-directed therapy (HDT), een relatief recent idee dat slechts ongeveer een decennium bestaat.

Het doel van HDT is om de immuunrespons van de gastheer te versterken en te versterken om pathogenen te doden, in plaats van uitsluitend op antibacteriële geneesmiddelen te vertrouwen. Door zich op hostfactoren te richten en antibiotica te behandelen, leveren HDT's een dubbele klap op.

Het lichaam reageert op natuurlijke wijze op infecties met ontstekingen, een proces waarbij specifieke populaties van immuuncellen de binnenvallende bacteriën aanvallen en doden door ze te eten of ze te zappen met eiwitwapens. Echter, ongecontroleerde ontsteking triggert de productie van eiwitten die multi-orgaanfalen kunnen veroorzaken en kan zelfs de gastheer doden. Daarom is het beheersen van ontstekingen cruciaal om ziekteverwekkers te bestrijden en om het lichaam te beschermen tegen hyperinflammatie.

HDT's omvatten een reeks behandelingen die de respons van de gastheer op pathogenen versterken en de gastheer ook beschermen tegen overdreven immuunrespons. HDT's omvatten cellulaire therapie, waarbij een specifieke populatie van beenmergcellen in het lichaam van de gastheer wordt geïnjecteerd om overmatige immuunrespons en weefselbeschadiging te voorkomen. Een andere HDT omvat veel gebruikte medicijnen voor niet-infectieuze ziekten. Statines en ibuprofen kalmeren bijvoorbeeld de reactie van de gastheer op infecties. Biologics, de complexe molecuulgeneesmiddelen geproduceerd door recombinant DNA-technologie, doen dit ook door kleine eiwitten te neutraliseren en weefselbeschadiging te verminderen. Voedingsproducten, zoals vitamine D3, hebben ook aangetoond dat de immuuncellen van een gastheer antibacteriële stoffen afgeven die het doden van ziekteverwekkers bevorderen.

HDT's in combinatie met antibacteriële geneesmiddelen zijn veelbelovend bij de behandeling van verschillende multiresistente pathogenen, met name tegen Mycobacterium tuberculosis, de ziekteverwekker die tuberculose veroorzaakt, wereldwijd één van de top 10 doodsoorzaken.

Personaliseren van behandelingen voor infecties

In het laatste decennium hebben onderzoekers veel vooruitgang geboekt in het onderzoek naar gastfactoren, wat heeft geleid tot nieuwe therapeutische strategieën.

Een daarvan is gepersonaliseerde geneeskunde, waarbij een genomische blauwdruk de individuele vatbaarheid van een individu voor ziekten kan bepalen en de juiste therapieën kan kiezen.

Dit concept wordt toegepast bij niet-infectieuze ziekten zoals kanker. De toepassing van het concept bij infectieziekten is echter zeer recent. Niettemin leidt gepersonaliseerde geneeskunde ons ertoe te speculeren waarom sommige individuen meer vatbaar zijn voor infecties dan anderen. Mijn collega's en ik geloven dat dergelijke verschillen kunnen worden veroorzaakt door subtiele verschillen in het DNA van de genen van de gastheerfactor. Door deze verschillen, polymorfismen genoemd, te koppelen aan het niveau van de kwetsbaarheid van individuen voor infecties, hopen we dat ons onderzoek zal bijdragen aan de precisiegeneeskunde van bacteriële infecties.

Onze zoektocht naar een nieuwe gastheerfactor

Mijn collega's in het Haldar-lab en ik onderzoeken de rol van Spi-C bij bacteriële infecties. Spi-C is essentieel voor de ontwikkeling van een specifiek type populatie cellen in de milt die de ijzeropslag in het lichaam reguleren. IJzer is essentieel voor het transport van zuurstof in rode bloedcellen.

Maar tijdens infecties hebben bacteriën ook ijzer nodig. Ze hebben het nodig voor groei en ze concurreren met de gastheer om het te krijgen. Als we de activiteit van het Spi-C-gen zouden kunnen veranderen, zouden we mogelijk bacteriën van deze essentiële voedingsstof kunnen beroven en zo de infecties kunnen stoppen zonder de gastheer te schaden.

In een recent artikel hebben we het effect van ijzer in gastheercellen en de interacties met gastheerfactoren in aanwezigheid of afwezigheid van infecties samengevat.

Bij muizen hebben we de rol van de gastheerfactor, Spi-C, getest als een manier om de gastheer te verdedigen. In deze studie hebben we een chemische stof ingespoten die een onderdeel is van de bacterie in de muizen. We wilden veranderingen in het dier teweegbrengen tijdens een echte bacteriële infectie.

Zie ook: "Nightmare Bacteria": wat u moet weten over antibiotica-resistente kiemen

Onze voorlopige resultaten lieten zien dat de gastheerfactor actief is in verschillende organen van de muizen die met de chemische stof zijn behandeld. We geloven dat deze activering een rol speelt bij de verdediging van de host. En inderdaad, we ontdekten dat het verliezen van Spi-C-activiteit de afgifte van kleine eiwitten verhoogde die de afweer van de gastheer tegen ziekteverwekkers vergemakkelijken in vergelijking met de cellen die normale Spi-C-activiteit hebben. We denken dat deze verandering in kleine eiwitten de gastheer kan beschermen tegen hyperinflammatie als reactie op een infectie.

Wij geloven dat het verschuiven van ons denken van pathogeen-gerichte therapie naar host-gerichte therapie een nieuwe weg van precisiemedicatie inluidt, die zou kunnen helpen om de drugresistentiecrisis te beëindigen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation door Zahidul Alam. Lees het originele artikel.