החיידקים והמיקרואורגניזמים החיים בתוך גוף האדם -; המיקרוביוטה -; יכול להשפיע על בריאות האדם, על הסיכון למחלות ואפילו על האופן שבו הגוף סופג תרופות, אך הפרטים של תהליכים אלה אינם ברורים. כדי לעזור להבין כיצד קהילות מורכבות של חיידקים משפיעות על בריאות האדם, המכון הלאומי למדעי הרפואה הכללית של המכון הלאומי לבריאות העניק פרס מחקר מקסימלי של 1.9 מיליון דולר ל-5 שנים של 1.9 מיליון דולר לג'ורדן ביסנץ, עוזר פרופסור לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית בפן המכללה הממלכתית למדע אברלי.
ברור שהמגוון של החיידקים בגוף האדם חשוב, אבל למה המגוון הזה חשוב נעשה הרבה יותר עכור. אנו מתכננים להשתמש בשילוב של ביולוגיה חישובית וביולוגיה ניסויית כדי להבין טוב יותר את המינים השונים המרכיבים מיקרוביום אנושי בריא, כמו גם כיצד הם פועלים יחד כדי להשפיע על בריאות האדם."
ג'ורדן ביסנץ, עוזר פרופסור לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית, מכללת פן סטייט אברלי למדע
מיקרוביום של אדם בודד עשוי להכיל כמה מאות או אלפי מינים שונים, למשל חיים בתוך מערכת העיכול או על העור. מחקרי מיקרוביום רבים מתמקדים בספירת מספר המינים השונים הקיימים -; המגוון -; כמו גם זיהוי מינים בודדים והשפע שלהם. ביסנץ מתכנן להשתמש בלמידת מכונה ובשיטות חישוביות אחרות כדי לנתח סוגים אלה של נתונים זמינים לציבור כדי להבין טוב יותר מה מגדיר קהילה מיקרוביאלית בריאה.
"אנחנו מתכננים להסתכל על מידע ממאות אנשים כדי לזהות את הזנים הנפוצים ביותר או שילובים של זנים במיקרוביום בריא", אמר. "אז, אנחנו יכולים בעצם לעצב מיקרוביום בריא ולהשתמש בזה כמערכת מודל כדי להבין איך הקהילה מתפקדת. זוהי גישה שונה מאוד מהאופן שבו מיקרוביולוגיה נוטה להיעשות".
לאחר זיהוי המינים העיקריים במיקרוביום בריא טיפוסי, ביסנץ והמעבדה שלו יבנו בניסוי מודל מעבדה של מיקרוביום בריא, תוך הוצאת מאות זני חיידקים שהם שומרים במעבדה. לאחר מכן, הם יכולים להעריך כיצד המיקרוביום הזה עשוי להגיב בהקשר של מחלה מסוימת. הם יכולים גם לזהות ולבנות מיקרוביומים של מודלים מעבדתיים המשקפים את אלה של אנשים עם מחלות מסוימות.
"זה קצת כמו ספר בישול של קהילות מיקרוביאליות, ואנחנו יכולים להחליט מה מעשי לנו להשתמש כדי לחקור שאלות שונות", אמר. "בסופו של דבר, אנו מקווים לזהות טוב יותר את החיידקים והתהליכים המטבוליים הספציפיים החשובים לאינטראקציות מארח-מיקרוב וכיצד הם משפיעים על הסיכון למחלה."
עבודה זו יכולה לסייע בפיתוח של טיפולים ממוקדים, אמר ביסנץ, המשתמשים בחיידקים ספציפיים לטיפול בזיהומים חיידקיים או לשיפור בריאות המעיים, במקום קבוצה גנרית יותר של חיידקים, כמו אלה שבפרוביוטיקה ובטיפול בהשתלות צואה.
ביסנץ גם יחקור כיצד המיקרוביום עשוי להשפיע על תגובתו של אדם לתרופות. רוב התרופות הנלקחות דרך הפה עוברות דרך חיידקים לפני שהן נספגות בגוף, הוא אמר, אז חיידקים -; כמו גנטיקה מארח -; יכול להשפיע על האופן שבו תרופות נספגות ביעילות וביעילות.
"אחת השאלות מנקודת מבט של רפואה מותאמת אישית היא כיצד לבחור את המינון הנכון של תרופה", אמר. "אתה יכול לדמיין בעולם עתידני, אולי תלך לרופא לטיפול והם יוכלו לעשות בדיקה מהירה. ואולי הם יזהו סמן גנטי שמצביע על כך שאתה סופג את התרופה מהר יותר מאחרים וגם מזהים שיש להם חיידק שידוע כגורם לחילוף חומרים של התרופה, ועוזר להם לקבוע את המינון".
ביסנץ ועמיתיו יחקרו במיוחד את תפקידו של המיקרוביום בספיגת תרופות נוגדות מלריה הניתנות דרך הפה, הידועים לשמצה בתופעות הלוואי שלהן שנעות בין סחרחורת והקאות לחלומות צלולים.
"יש כמות עצומה של שונות בלתי מוסברת בכמות ובחומרה של תופעות הלוואי הללו, והרבה אנשים מפסיקים לקחת את התרופות בגלל תופעות הלוואי הללו", אמר ביסנץ. "תרופות נגד מלריה הן גם נושא לדאגה מכיוון שיש עמידות גוברת לתרופות הנפוצות ביותר בטפילים שגורמות למלריה. אם חיידקים יכולים להשפיע על כמות התרופה שנכנסת לזרם הדם, הם עשויים גם להשפיע על תופעות הלוואי, וזה סביר שאולי הם גם משחקים תפקיד בפיתוח התנגדות".
יחד, מענק זה יספק לביסנץ את ההזדמנות לשפר את ההבנה כיצד קהילות מיקרוביאליות מעצבות את בריאות האדם והפיזיולוגיה.
"המיקרוביום מגיב מאוד, וניתן לשנות אותו במהירות ובקלות באמצעות מניפולציות תזונתיות, כמו פרוביוטיקה", אמר. "זה תחום צעיר יחסית, אבל יש לו יישומים תרגום מבטיחים ומיידיים".
