יום אחד, בקבוקי פרוביוטיקה עשויים לעשות יותר מאשר לשמור עליך קבוע – הם יכולים לעזור במניעת מחלות. כדי להגיע לשם, מענק של 2 מיליון דולר ל- UC Riverside יבחן כיצד חיידקי הבטן מעצבים את בריאות האדם.
מעבר ל- DNA שלך ואורח החיים שלך, החיידקים שלך ממלאים תפקיד עצום בעיצוב האופן בו גופך מגיב למחלות ולחיסונים. "
אנסל הסיאו, פרופסור חבר במחלקה למיקרוביולוגיה ופתולוגיה של צמחים וחוקר הראשי של המענק
הפרס של המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) יתמוך במעבדה של Hsiao במסעו לענות על שאלות כיצד מיקרובי מעי מתקשרים זה עם זה ועם מארחם האנושי כדי להשפיע על הבריאות, או היעדרם.
לפרוביוטיקה הנמכרת כיום בשווקים יכולה להיות השפעה מועילה על הסדירות והנפיחות. עם זאת, השפעותיהם מוגבלות, בין היתר מכיוון שהן לא נמשכות זמן רב במעיים.
"אף על פי שפרוביוטיקה מסחרית נחשבת לבטוחה, הם לא הופכים את האנשים לחולים למחלות", אמר הסיאו. "הם מסתובבים במשך יום אחד, אולי שניים. אז ההשפעות המועילות שלהם מסתמכות על צריכה רגילה."
מתוך הבנה טובה יותר של התקשורת וההתנהגות של החיידקים, הסיאו מקווה שהמעבדה שלו תיצור יום אחד את הדור הבא של פרוביוטיקה ופרביוטיקה שיחזקו את מיקרוביומה של הבטן, ישפרו את היעילות של החיסונים ומונעים או מפחיתים את חומרת הזיהומים.
"דבר אחד שאנחנו יכולים להשתפר עם שינוי מיקרוביומה של הבטן, הוא לבצע שינויים חיוביים שנמשכים לפרקי זמן ממושכים", אמר הסיאו.
חיידקים הם תאים בודדים הפועלים באופן עצמאי, אך הם יכולים לייצר אותות כימיים שתאים אחרים יכולים לחוש, וזה עשוי להשפיע על התנהגותו של תא חיידקי אחר. זה נקרא Sensing Quorum, שהוא הרעיון שאתה יכול לקבל אנשים רבים המשתפים פעולה על מטרה יחידה.
"זה כמו חברה המחייבת מספר מסוים של אנשים לנהל פגישה. אתה צריך להיות מניין לפגישה שתמשיך", אמר הסיאו. "אותו רעיון עם חיידקים."
כאשר חיידקים רבים באותו מארח מייצרים מספיק מולקולות תקשורת, כל אוכלוסיית האנשים יכולה להתנהג כמעט כמו אורגניזם רב-תאי. כמה חיידקים פתוגניים, כמו כולרה של מחלת השלשול, משתמשים בסוג זה של תקשורת כדי לתאם את פעילותם ולייעל את האינטראקציות שלהם עם המארח במהלך ההדבקה. כאשר זה מוכפל לרמה גבוהה מספיק, חיידקי כולרה מאותת זה לזה שהגיע הזמן לעבור למארח חדש.
בשיתוף עם צוותים קליניים בבנגלדש, המעבדה של Hsiao מזהה גם פרופילי חיידקים המתואמים עם תגובות חיסון חזקות או חלשות יותר למחלות כמו כולרה. על ידי רצף חיידקי הבטן הקיימים כאשר אדם מחוסן, הצוות מתחיל לחזות מי מפתח באופן טבעי חסינות ומי עשוי להזדקק להגנה נוספת.
אף על פי שמחקר כולרה ממומן בנפרד, העבודה עשויה לעזור להסביר מדוע חיסון כולרה שנמצא 99% אפקטיבי בארה"ב יורד לכ- 50% יעילות באזורים בדרום אסיה. הבנת המנגנונים המולקולריים המחברים בין חיידקי מעיים זה עם זה ולתגובות החיסון של המארח עשויה להרחיב את העבודה מכולרה למחלות אחרות.
כדי לחקור קישורים אלה בתנאים מבוקרים, הצוות של HSIAO משתמש בעכברים נטולי נבט. בעלי חיים אלה גדלים ללא חיידקים או פטריות. על ידי הצגת חיידקים ספציפיים, החוקרים יכולים לחבר חיידקים ספציפיים לתוצאות בריאותיות ספציפיות.
"זו מערך עוצמתי," אמר הסיאו. "אנו יכולים לראות כיצד חיסון או מיקרוב הגורם למחלות מתפקד כאשר הבטן מכילה רק מין חיידקי אחד, או כאשר הוא דומה למיקרוביומה אנושית אמיתית."
הבדלים מיקרוביאליים מסוימים מעוצבים על ידי חשיפה משפחתית או חיים מוקדמים, אך אחרים יורדים לתזמון. החיידקים הראשונים שמתיישבים מעי האדם יכולים לקבוע אם מינים חדשים מתקבלים בברכה או מודרים, דינמיקה המכונה אפקט העדיפות. רמת שונות זו הופכת את הגישות הרפואיות הסטנדרטיות למורכבות יותר. אפילו זן פרוביוטי בשימוש נרחב עשוי להועיל לאדם אחד אך לא יעשו דבר אחר.
מענק ה- NIH האחרון מאפשר חקירות ארוכות טווח כיצד מערכות אקולוגיות מיקרוביאליות אינדיבידואליות משפיעות על הבריאות, ולא רק בתגובה לחיסונים, אלא בתחומים אחרים כולל קוגניציה, תזונה וזיהום שלשול.
"תמיכה מסוג זה אינה קשורה לפרויקט אחד אלא לשאלות הרחבות שאנו רודפים", אמר הסיאו. "והשאלות דחופות. אם נוכל להבין כיצד לעבוד עם המיקרוביומה במקום נגד זה, נוכל להפוך את בריאות הציבור."
