آخرین مطالب

رمزگشایی «پچ پچ» میکروبیوم روده برای مبارزه با IBD


رمزگشایی «پچ پچ» میکروبیوم روده برای مبارزه با IBD

حدود 500000 نفر در بریتانیا با بیماری التهابی روده (IBD) زندگی می کنند، یک بیماری مادام العمر و مزمن که با حملات پراکنده التهاب روده که باعث علائم ناتوان کننده می شود، مشخص می شود. بیماری کرون و کولیت اولسراتیو – که دومی از هر 400 نفر 1 نفر را مبتلا می کند – دو نوع شایع IBD هستند. درمان‌های کنونی بی‌اثر بوده و به‌طور جدی بر کیفیت زندگی بیماران و خانواده‌هایشان تأثیر می‌گذارد.

دانشمندان مؤسسه Quadram، مؤسسه Earlham و دانشگاه East Anglia در پارک تحقیقاتی نوریچ، یک روش زیست‌شناسی محاسباتی جدید برای درک بهتر IBD برای درمان‌های بالینی هدفمند ایجاد کرده‌اند. این مطالعه با تجزیه و تحلیل تفاوت‌های خاص در انواع سلول‌های روده، تداخل سلولی را رمزگشایی می‌کند تا چگونگی ارتباط باکتری‌های مفید با سیستم ایمنی بدن برای درمان IBD و کاهش التهاب روده را شناسایی کند.

روده انسان جامعه ای از میکروب ها را در خود جای داده است که در مجموع به عنوان میکروبیوم شناخته می شوند که برای حفظ سلامتی بسیار مهم است. یک میکروبیوم مختل می تواند باعث ایجاد شرایط مرتبط با روده شود، از جمله IBD، یک بیماری التهابی مرتبط با ایمنی که باعث درد شکمی، اسهال و خستگی شدید می شود.

افراد مبتلا به IBD تمایل به کاهش تنوع یا تغییر در تعادل در میکروبیوم روده خود، به ویژه باکتری Bacteroides و Firmicutes دارند. با این حال، ما هنوز نمی دانیم که این دقیقا چگونه به تحریک و پیشرفت IBD ترجمه می شود. با درک نحوه تعامل این باکتری ها با پوشش روده و سیستم ایمنی، و تفاوت آن در IBD، بهتر می توانیم علل را درک کنیم و شروع به توسعه درمان های هدفمند و موثر کنیم.

اما برای رمزگشایی این تضاد در قلمروهای مختلف زندگی، باید نحوه ارتباط باکتری‌ها و سپس واکنش سلول‌های انسانی به این اطلاعات را درک کنید. این جست و جو، میکروبیولوژیست و ایمونولوژیست پروفسور سیمون کاردینگ از مؤسسه کوادرام و UEA را با دکتر تاماس کورچسماروس، زیست شناس سیستمی که تخصصش در شبکه های سیگنالینگ سلولی از مؤسسه های ارلهام و کوادرام است، متحد کرد.

پروفسور کاردینگ و تیمش در حال بررسی وزیکول‌های خارج سلولی باکتریایی (BEVs) بوده‌اند که بسته‌های کوچکی هستند که توسط باکتری‌ها ایجاد می‌شوند و با مولکول‌های مختلف پر می‌شوند و از سلول آزاد می‌شوند. آنها می توانند از پوشش روده عبور کنند و به سلول های سیستم ایمنی برسند و در آنجا توسط گیرنده ها شناسایی شوند. محتویات BEVها سیگنال‌های مولکولی هستند که سپس سلول‌های ایمنی را برای واکنش تحریک می‌کنند و این سیگنال به طور بالقوه به اثرات گسترده‌ای تبدیل می‌شود.

در یک روده سالم، BEVها و محموله آنها می توانند به پاسخ های ضد التهابی سیستم ایمنی کمک کنند، اما در روده بیمار مبتلا به IBD ملتهب، این پاسخ از بین می رود. بنابراین BEV ها می توانند به عنوان یک درمان جدید بالقوه مورد استفاده قرار گیرند. اما در حال حاضر، ما به اندازه کافی درباره نحوه تعامل آنها با سیستم ایمنی پیچیده نمی دانیم. پاسخ ایمنی ما به انواع مختلفی از سلول‌ها متکی است که سیگنال‌های مختلف را زیر نظر دارند و با یکدیگر تعامل می‌کنند تا به یک تهدید درک شده از عفونت به صورت موضعی و سیستماتیک در سراسر بدن پاسخ دهند.

برای رفع این شکاف دانش، دکتر Tamás Korcsmáros و تیمش از مجموعه داده‌ای که قبلا منتشر شده بود استفاده کردند که در آن ژن‌ها به طور فعال در 51 نوع سلول کولون پروتئین می‌سازند، چه از شرایط سالم و چه تحت تأثیر کولیت اولسراتیو. به طور منحصر به فرد، این مجموعه داده حاوی داده های ملتهب و غیر ملتهب از همان بیماران بود که امکان بررسی تأثیر التهاب و نه تنها بیماری پیچیده را فراهم می کرد.

این تیم همچنین تمام پروتئین های محموله به دست آمده از BEV های ساخته شده توسط باکتری معمولی روده Bacteroides thetaiotaomicron (Bt) را تجزیه و تحلیل و مشخص کرد.

سپس آن‌ها این مجموعه داده‌ها را با استفاده از یک خط لوله محاسباتی تأیید شده تجربی (به نام MicrobioLink) ترکیب کردند که تعاملات بین پروتئین‌های میکروبی و میزبان را پیش‌بینی می‌کند، و این که چگونه شبکه‌های پیچیده سیستم‌های سیگنالینگ آبشاری را راه‌اندازی می‌کند. از این طریق، آنها می‌توانند تصویری کلی از پروتئین‌های میکروبی ایجاد کنند که با کدام پروتئین‌های انسانی در انواع مختلف سلول‌های ایمنی تعامل دارند و تفاوت‌های بین این شبکه‌ها را در یک روده سالم و در IBD شناسایی کنند.

این مدل که اینتراکتوم نامیده می شود، تصویری از ارتباط مداوم بین باکتری های روده و سیستم ایمنی بدن ما ارائه می دهد. از این طریق، محققان می توانند ایده ای از فرآیندهای بیولوژیکی تحت تأثیر پروتئین های میکروبی در شرایط UC سالم و ملتهب به دست آورند.

یافته های آنها اخیراً در مجله معتبر Extracellular Vesicles، یکی از مجلات پیشرو که ارتباطات بیولوژیکی با واسطه وزیکول را پوشش می دهد، منتشر شد. این مطالعه توسط شورای تحقیقات بیوتکنولوژی و علوم زیستی، بخشی از تحقیقات و نوآوری بریتانیا (UKRI) تامین شده است.

بسیاری از فعل و انفعالات در بین انواع سلول مشترک شناسایی شد، اما تحقیقات بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی را که مختص یک نوع از سلول های ایمنی بودند، کشف کرد. آنها به طور خاص بر روی یک مسیر که در ایمنی و التهاب مهم است، تمرکز کردند، آنها همچنین توانستند تفاوت‌های بین انواع سلول‌های مشابه را در شرایط کولیت اولسراتیو و سالم شناسایی کنند. آزمایش‌هایی با استفاده از کشت‌های سلولی رشد داده شده همراه با BEVs، پیش‌بینی‌های حاصل از مدل‌سازی محاسباتی را تأیید کرد.

لژلا گفت: «یافته‌ها مبنی بر اینکه BEVs مسیرهای سیستم ایمنی را به شیوه‌ای خاص از نوع سلولی تحت تأثیر قرار می‌دهند، و اینکه آنها در بیماری التهابی روده تغییر می‌کنند، گام مهمی برای درک این وضعیت است و به طور بالقوه می‌تواند به توسعه BEVs به عنوان یک سیستم درمانی کمک کند». گل، اولین نویسنده مقاله و دکترای iCASE. دانشجوی موسسه Earlham و موسسه Quadram، با حمایت BBSRC Norwich Research Park Biosciences Doctoral Training Partnership.

“مطالعه ارتباطات بین پادشاهی با BEVها در وضوح خاصی از نوع سلولی نیاز به تخصص چند رشته ای و مجموعه داده های omics مختلف دارد. سپس شما به یک خط لوله محاسباتی برای تجزیه و تحلیل داده های بیماران مختلف نیاز دارید. علاوه بر نتایج علمی واقعی، در مقاله ما یک دکتر Tamás Korcsmáros گفت: خط لوله منبع باز که دیگران می توانند از آن برای تجزیه و تحلیل داده های خود استفاده کنند. “ما امیدواریم آنچه را که در اینجا در این مطالعه نشان داده ایم توسط دیگران برای درک مکانیسم هایی که چگونه گونه های باکتریایی دیگر با سلول های ما ارتباط برقرار می کنند و چگونه استفاده می کنند، اعمال شود. ممکن است در بیماری های دیگر تغییر کند.”

پروفسور سایمون کاردینگ گفت: “این مطالعه اهمیت و تاثیر دانشمندان آزمایشگاهی را که با بیوانفورماتیکان کار می کنند برای توسعه ابزارها و ابزارهایی برای درک ماهیت بسیار پیچیده فعل و انفعالات بین میکروب های روده و سلول های بدن ما که برای حفظ سلامت ما مهم است، برجسته می کند.” . بینش های به دست آمده از مطالعاتی مانند این در توسعه مداخلات جدید با هدف حفظ سلامت از طریق ترویج تعاملات مفید با میکروب های روده و جلوگیری از موارد مضری که می تواند منجر به بیماری هایی مانند IBD شود، ارزشمند خواهد بود.


ابزار جدید برای ترجمه ارتباطات بین میکروبیوم و بدن


اطلاعات بیشتر:
لژلا گل و همکاران، وزیکول های خارج سلولی تولید شده توسط باکتری روده مشترک انسان Bacteroides thetaiotaomicron بر مسیرهای ایمنی میزبان به شیوه ای خاص از نوع سلول که در بیماری التهابی روده تغییر می کند، تأثیر می گذارد. مجله وزیکول های خارج سلولی (2022). DOI: 10.1002/jev2.12189

ارائه شده توسط موسسه کوادرام

نقل قول: رمزگشایی «پچ پچ» میکروبیوم روده برای مبارزه با IBD (2022، 14 مارس) در 15 مارس 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-03-deciphering-gut-microbiome-chatter-combat.html بازیابی شده است.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.