אורגנואידים ריאות חושפים סוד: כיצד פתוגנים מדביקים רקמת ריאה אנושית

פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


כיצד פולשים פתוגנים לריאות? באמצעות מיקרו-רקמות ריאות אנושיות, צוות ב-Biozentrum של אוניברסיטת באזל חשף את האסטרטגיה שבה משתמש פתוגן מסוכן. החיידק מכוון לתאי ריאה ספציפיים ופיתח אסטרטגיה מתוחכמת לפרוץ דרך קו ההגנה של הריאות.

פרסומת

מוקדם יותר השנה, ארגון הבריאות העולמי פרסם רשימה של 12 מחוללי החיידקים המסוכנים בעולם, עמידים לאנטיביוטיקה מרובים ומהווים איום חמור על בריאות האדם. רשימה זו כוללת Pseudomonas aeruginosa, פתוגן נוסוקומיאלי שחששו ממנו מאוד הגורם לדלקת ריאות חמורה ומסכנת חיים. פתוגן זה מאיים במיוחד על חולים עם דחיקה חיסונית ובעלי אוורור מכני, עם שיעורי תמותה של עד 50 אחוז.

מחסום הריאות הוא חדיר

Pseudomonas aeruginosa פיתחה מגוון רחב של אסטרטגיות לפלישה לריאות ולגוף. חוקרים בראשות פרופ' אורס ג'נאל בביו-צנטרום, אוניברסיטת באזל, השיגו כעת תובנות חדשות לגבי תהליך ההדבקה באמצעות מיקרו-רקמות ריאות שגדלו במעבדה שנוצרו מתאי גזע אנושיים. בכתב העת המדעי "Nature Microbiology", הם מתארים כיצד פסאודומונס פורץ את השכבה העליונה של רקמת הריאה ופולש לאזורים עמוקים יותר. מחקר זה נערך כחלק מהמרכז הלאומי לכשירות במחקר (NCCR) "AntiResist".

הריאות שלנו מרופדות בשכבה דקה של תאים ארוזים היטב המגנה על השכבות העמוקות יותר של רקמת הריאה. פני השטח מכוסים בריר, אשר לוכד חלקיקים כגון מיקרואורגניזמים ומוסר מדרכי הנשימה על ידי תאים מיוחדים. שכבה זו משמשת מחסום יעיל כמעט בלתי חדיר מפני פתוגנים פולשים. למרות זאת, פסאודומונס חיידקים מצאו דרך לפרוץ אותו. אבל איך הפתוגן חוצה את מחסום הרקמה נשאר בגדר תעלומה עד עכשיו.

אורגנואידים של הריאות מספקים תובנה חדשה לגבי זיהומים בבני אדם

"גידלנו מיקרו רקמות ריאות אנושיות שמחקות באופן מציאותי את תהליך ההדבקה בתוך גופו של המטופל", מסביר ג'נאל. "מודלים ריאות אלו אפשרו לנו לחשוף את אסטרטגיית ההדבקה של הפתוגן. הוא משתמש בתאי הגביע המייצרים ריר כסוסים טרויאניים כדי לפלוש ולחצות את רקמת המחסום. על ידי מיקוד לתאי הגביע, המהווים רק חלק קטן מרירית הריאה, החיידקים יכולים לפרוץ את קו ההגנה ולפתוח את השער".

עם ארסנל גדול של גורמי ארסיות, המכונים מערכות הפרשה, הפתוגן תוקף ופולש באופן ספציפי את תאי הגביע, משתכפל בתוך התאים ובסופו של דבר הורג אותם. פרץ התאים המתים מוביל לקרעים בשכבת הרקמה, מה שהופך את מחסום ההגנה לדולף. הפתוגנים מנצלים את נקודת התורפה הזו: הם מיישבים במהירות את אתרי הקרע ומתפשטים לאזורי רקמה עמוקים יותר.

חיישן חדש לניטור חיידקים

באמצעות אורגני ריאות אנושיים, המדענים הצליחו להבהיר את אסטרטגיות ההדבקה המתוחכמות של פסאודומונס. עם זאת, עדיין לא ברור כיצד הפתוגנים מתאימים את התנהגותם במהלך תהליך ההדבקה. לדוגמה, תחילה עליהם להיות ניידים כדי להתפשט על פני הרקמה, לאחר מכן להיצמד במהירות לתאי ריאה במגע, ולאחר מכן להפעיל את גורמי הארסיות שלהם. ידוע שהחיידקים יכולים לשנות במהירות את התנהגותם הודות למולקולות איתות קטנות. אולם עד כה, הטכנולוגיה לחקר המתאמים הללו לא הייתה זמינה.

הצוות של ג'נל פיתח כעת חיישן ביולוגי למדידה ומעקב אחר מולקולת איתות קטנה בשם c-di-GMP בחיידקים בודדים. השיטה תוארה לאחרונה ב תקשורת טבע. "זוהי פריצת דרך טכנולוגית", אומר ג'נאל. "כעת אנו יכולים לעקוב בזמן אמת וברזולוציה גבוהה כיצד מולקולת האיתות הזו מווסתת במהלך ההדבקה וכיצד היא שולטת בנגיף הפתוגן. כעת יש לנו תצוגה מפורטת על מתי והיכן תאי חיידק בודדים מפעילים תוכניות מסוימות כדי לווסת את התנהגותם. זה השיטה מאפשרת לנו לחקור זיהומי ריאות ביתר פירוט".

מודלים של איברים מחקים מצבים בחולים

"הודות להתפתחות של אורגנואידים בריאותיים אנושיים, יש לנו כעת הבנה טובה בהרבה כיצד מתנהגים הפתוגנים ברקמות אנושיות וככל הנראה בחולים", מדגישה ג'נאל. "זה מקרב אותנו צעד גדול יותר ליעד של NCCR AntiResist." אורגנואידים של הריאה האנושית ואיברים אחרים כמו שלפוחית ​​השתן מאפשרים לחוקרים לחקור את ההשפעות של אנטיביוטיקה ברקמה, למשל, לזהות היכן וכיצד חיידקים שורדים במהלך הטיפול. מודלים כאלה של איברים יהיו הכרחיים בעתיד לפיתוח אסטרטגיות חדשות ויעילות למלחמה בפתוגנים.



קישור לכתבת המקור – 2024-06-10 21:02:51

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר