En innovativ terapeutisk tilgang mobiliserer vira til at opfange sygdomsfremkaldende tarmbakterier

I undersøgelsen offentliggjort i dag i det videnskabelige tidsskrift Celleforskere ved Weizmann Institute of Science har demonstreret en innovativ terapeutisk tilgang, der udfører et “målrettet nederlag” af uønskede tarmbakterier ved hjælp af et kreativt og præcist våben – vira, der angriber bakterier

De millioner af bakterier i vores tarm er afgørende for vores helbred, men mindre venlige bakterier kan invadere deres rækker og bidrage til udviklingen af ​​inflammatorisk tarmsygdom og mange andre sygdomme. I dag er det ikke muligt at fjerne de skadelige bakterier uden at skade hele bakteriepopulationen, kendt som mikrobiomet, fordi antibiotika ikke ved, hvordan man skelner mellem gode og dårlige bakterier. Derudover medfører brugen af ​​disse lægemidler bivirkninger og bidrager til fremkomsten af ​​antibiotika-resistente bakteriestammer. i forskning offentliggjort i dag i det videnskabelige tidsskrift Celleforskere ved Weizmann Institute of Science har demonstreret en innovativ terapeutisk tilgang, der udfører et “målrettet nederlag” af uønskede tarmbakterier ved hjælp af et kreativt og præcist våben – vira, der angriber bakterier.

Vira, der angriber bakterier, også kaldet bakteriofager eller fager for korte, findes overalt, hvor der findes bakterier, inklusive den menneskelige tarm, og er faktisk en af ​​de mest udbredte organismer på Jorden. Allerede i begyndelsen af ​​1920’erne, da de først blev opdaget, blev der gjort forsøg på at bruge fagerne til at bekæmpe sygdomsfremkaldende bakterier, men disse undersøgelser blev hurtigt standset med opdagelsen af ​​antibiotika.

“Der er tusindvis af arter af fager i naturen, og hver af dem er specialiseret i at angribe en anden familie af bakterier,” forklarer prof. Eran Alineva fra afdelingen for systemisk immunologi på instituttet, der ledede forskerholdet. “Dette faktum baner vejen for udviklingen af ​​’kirurgiske’ behandlinger, der kun retter sig mod uønskede bakterier. Så vidt vi ved, er den terapeutiske tilgang, vi har udviklet, den første, der lover at eliminere sygdomsfremkaldende tarmbakterier uden at ødelægge hele bakterieinfektionen. “skader befolkningen, dvs. mikrobiomet.”

Forskningen udført i samarbejde med laboratoriet af Prof. Rotem fløjter af Instituttets Afdeling for Molekylær Genetik, ledet af Dr. Sara Federici, Dr. Raphael Valdes Maas og Dr. Denis Koiatkowski fra Alinev Laboratory, samt Dr. Sharon Cardo-Russo og andre forskere vedBiomix“- et opstartsfirma for kliniske forsøg til udvikling af fag-målrettede medicinske behandlinger, baseret på forskning fra forskere ved Weizmann Institute of Science og med en eksklusiv licens fra virksomheden”viden“, Instituttets kommercialiseringsafdeling for intellektuel ejendom.

En muss tarmslimhinde blev beskadiget efter eksponering for stammer af bakterier, der viste sig at forårsage betændelse (til venstre). Cocktailen af ​​de fem fager bekæmper tændingsgeneratorerne og reducerer skader markant (højre)

For at finde de rigtige fager skulle forskerne først kortlægge de bakteriestammer, der er involveret i inflammatorisk tarmsygdom. Holdet sammenlignede sammensætningen af ​​tarmbakterier hos raske frivillige og deres sammensætning hos patienter med de to mest almindelige inflammatoriske tarmsygdomme – colitis ulcerosa og Crohns sygdom; For at neutralisere effekter af bopæl og oprindelse blev deltagere fra Frankrig, Tyskland, Israel og USA inkluderet i undersøgelsen. En omhyggelig analyse af resultaterne ved hjælp af en computermodel førte forskerne til en række mulige mistænkte – stammer af bakterier, der ikke var karakteristiske for raske deltagere, men som optrådte i stort antal hos patienter, især i perioder med forværring af inflammatorisk tarmsygdom. Nogle stammer af Klebsiella pneumoniae (Klebsiella pneumoniae) blev identificeret som de hovedmistænkte. Disse mistanker blev bekræftet, da bakterierne blev implanteret i mus med tarmbetændelse: de fik betændelsestilstanden til at forværre og skaden på tarmvævet til at øges.

Bevæbnet med disse resultater var forskerne i stand til at gå videre til næste trin: scanning af tusindvis af fager for at finde de kandidater, der bedst ville bekæmpe de skadelige bakterier. Omkring 40 fager er blevet identificeret som særligt aktive mod de bakteriestammer, der er involveret i tarminfektioner, men det er ikke slutningen på arbejdet: bakterier har millioner af års erfaring med at håndtere fager og er i stand til at neutralisere dem meget effektivt. For at sikre, at fagerne ville sejre, brugte forskerne de seneste videnskabelige opdagelser om bakteriers forsvarssystemer og forsøgte at finde den bedste kombination af fager – en, der kunne slippe igennem bakteriens forsvar. De formulerede til sidst en cocktail af fem fager udvalgt baseret på deres genetiske profil og strukturelle egenskaber. Ved at arbejde sammen var de fantastiske fem i stand til at overvinde adskillige stammer af Klebsiella pneumoniae, herunder stammer, der er resistente over for antibiotika.

The Fantastic Five: Medlemmerne af fagcocktailen mod bakterier, der forårsager inflammatorisk tarmsygdom, set under et elektronmikroskop
The Fantastic Five: Medlemmerne af fagcocktailen mod bakterier, der forårsager inflammatorisk tarmsygdom, set under et elektronmikroskop

Fagcocktailen viste sig at være effektiv mod Klebsiella pneumoniae-stammer ekstraheret fra patienter både in vitro og hos mus med tarminfektioner; Hos disse mus reducerede cocktailen tegn på betændelse, vævsskade og død. Et laboratoriesystem, der simulerede betingelser i den menneskelige tarm, viste også, at fagerne er stabile og kan overleve i kroppen, når de gives i kombination med antacida. Disse opmuntrende resultater førte til den første fase af et klinisk forsøg med 18 raske frivillige. I forsøget fandt man ud af, at fagerne ikke giver væsentlige bivirkninger, og at de overlever længe i tarmen og endda formerer sig – alt sammen uden at forårsage uønskede ændringer i mikrobiomet..

Så længe fagcocktailen viser sig at være sikker og effektiv, også i kliniske forsøg med mange deltagere, kan den danne grundlag for at udvikle behandlinger ikke kun for inflammatorisk tarmsygdom, men også for andre syndromer, der er påvirket af tarmbakterierne, herunder fedme, diabetes, degenerative hjernesygdomme og muligvis endda kræft. “Vores vision er at udvikle personlige behandlinger til en bred vifte af sundhedsproblemer,” siger prof. Alinev. “Identificer skadelige bakteriestammer i hver patient og skab deres personlige fagcocktail.”

Deltager også i undersøgelsen: Dr. Meli Dori-Bakhsh, Dr. Hagit Shapira, Claudia Morsi, Amanda Cubes, Dr. Gayatra Mohapatra, Dr. Lara Kern, Dr. Dunping Zeng, Dr. Samuel Philip Nobbs og Dr. Yotam Suetz fra laboratoriet hos Prof. Elinev, Dr. Nisa Kolin fra German Cancer Research Center (DKFZ) i Heidelberg, Tyskland; Eyal Weinstock, Dr. Yulia Matyohin, Dr. Yael Zilberberg, Dr. Ido Viner, Efrat Kabara, Noa Ben-Yashi, Dana Inbar, Dr. Chava Ben David, Dr. Julian Nissenbaum, Dr. Nega Koblesman, Dr. Eidit Kario, Tal Cohen, Yael Friedman Gefen, Dr. Lior Salzbuch, Dr. Ariel Cohen, Dr. Ornia Rapo, Dr. Einbar Gahli Shash, Dr. Miriam Golambo, Dr. Vared Lev, Dr. Naomi Jack, Dr. Sailja Potgunta og Dr. Merv Basan fra firmaet “Biomix”; dr. Koji Atrashi, Dr. Munahiro Furuichi og Prof. Kenya Honda fra Keio University School of Medicine i Tokyo; dr. Akihiko Oka, Dr. Bo Liu og Prof. R. Balfour Sartor fra University of North Carolina; dr. Maureen Pibelman og Prof. Nitzan Maharshak fra Sackler Fakultet for Medicin ved Tel Aviv University, Dr. Noa Stettner og Prof. Alon Hermlin fra Institut for Veterinære Ressourcer ved Weizmann Institute of Science; Prof. dr. Harry Sokol fra Sorbonne University; Prof. dr. Wolfgang Lieb, Dr. Corinna Bang og Prof. Andre Franke fra Christian Albrecht University i Kiel, Tyskland, og Prof. Christoph Schramm fra University Medical Center Hamburg-Eppendorf.

Mere om emnet på den videnskabelige hjemmeside:

Leave a Comment