My vedci, ktorí sa zaoberáme mikrobiómom, by sme boli radi, ak by sa do hodnotenia vyvíjaného lieku zahrňovalo aj to, ako ovplyvňuje zloženie mikrobiómu. Hlavne vtedy, keď sa jedná o liek, ktorý má liečiť črevné infekcie. Pretože daná liečivá látka neovplyňuje len bunky nášho tela, ale aj všetky baktérie, ktoré obývajú naše útroby. A baktérie zase ovplyvňujú nás. Ak sa vám vplyvom nejakého lieku drasticky a náhle zmení zloženie vášho bakteriálneho ekosystému, tak sa síce z prvej choroby možno vyzdraviete, ale nakoniec môžete ochorieť na niečo úplne iné.
Príklad: pacient ide do nemocnice s nejakým vážnym zdravotným problémom, s ktorým si nikto nevie rady, tak mu dajú širokospektrálne antibiotiká. Vyzdravie sa, ale zase sa do nemocnice vráti s nejakou črevnou infekciou. Zistí sa, že ide o infekciu spôsobenú Clostridium difficile, čo je jedna z mála baktérií, ktorá predchádzajúce širokospektrálne antibiotiká prežila. A tak mu nasadia antibiotiká vancomycín, ktoré sú na liečbu infekcie C. difficile najpoužívanejšie. Zase sa pacientovi uľaví, ale onedlho sa vráti do nemocnice s infekciou spôsobenú Enterococcom, pretože Enterococcus je jedna z mála baktérií, ktoré dokážu vancomycín prežiť.
V minulom blogu som písala o tom, ako firma Merck v spolupráci s mojimi kolegami z Harvardu vyvinula protilátku proti toxínom, ktoré produkuje C. difficile počas infekcie. Tieto toxíny ničia črevné tkanivá. Počas mojej stáže na Harvarde ma oslovili, či by som im mohla urobiť analýzu mikrobiómu u experimentálnych myší, ktoré dostávali ich novú protilátku a porovnať ho s myšami, ktoré dostávali antibiotikum vancomycín alebo nedostávali vôbec nič. Tak tu je zhrnutie experimentu:
Mali sme štyri skupiny myší, každá z nich dostala v prvý deň experimentu dávku antibiotika clindamycín, čo je antibiotikum, ktoré je štatisticky spojené s prepuknutím infekcie C. difficile. Hneď na to boli myši infikované C. difficile a začali sa u nich prejavovať príznaky infekcie. Prezencia C. difficile sa potvrdila v ich črevách aj niekoľko dní po infikovaní.
Analýza DNA baktérií ukázala, že pôvodný mikrobióm bol tvorený hlavne druhmi Akkermancia, Blautia, Lactobacillus a Enterococcus. Po prepuknutí infekcie sa ale drasticky zmenil. Akkermansia, Blautia a Lactobacillus skoro úplne zmizli, a naopak Enterococcus sa rozrástol. Možno by ste čakali, že po infikovaní myší baktériou C. difficile, bude v mikrobiálnom profile dominantné práve C. difficile. Ale Clostridium narastie iba tak máličko, že sa to na výslednom mikrobiálnom profile skoro vôbec neukáže. Táto baktéria totiž aj v malom množstve dokáže spôsobiť veľké problémy.
Na ďalší deň bola prvej skupine myší podaná protilátka, druhej skupine antibiotikum vancomycín, tretej skupine protilátka a aj antibiotikum a štvrtá skupina nedostala vôbec žiadny liek.
Výsledok bol taký, že po štyroch dňoch polovica myší, ktorá bola úplne bez liekov, zomrela. Niektoré zázrakom prežili. O pár dní zomrela aj veľká časť myší zo skupiny, ktorá dostala iba antibiotikum vancomycín. To bol dosť prekvapujúci zvrat, lebo tieto myši po podaní antibiotika vlastne celkom pekne prospievali, dokonca aj pribrali, ale o niekoľko dní prišla smrť. Myšiam, ktoré brali iba protilátku a tiež aj myšiam, ktoré brali protilátku skombinovanú s vancomycínom sa darilo dobre. Rozdiely medzi nimi však boli v zložení mikrobiómu.
Skupina myší, ktorá brala iba protilátku, dokázala dostať svoj mikrobióm po niekoľkých dňoch do pôvodného stavu. Počty Enterococcusu, ktorý sa rozrástol hneď po Clindamycíne, saznížili na pôvodný normálny stav a nahradili ho pôvodné Akkermansia, Lactobacillus a Blautia.
Ale skupina myší, ktorá brala iba vancomycín, vyzerala úplne inak. Lactobacillus a Blautia na štvrtý deň úplne zmizli a mikrobióm tvorili výlučne iba Enterococcus a Akkermansia. Tento najväčší rozdiel môžete vidieť tu na obrázku:
Po skončení liečby vancomycínom nastala ďalšia zmena – Blautia a Lactobacillus sa začali postupne v malom množstve objavovať, ale prekvapujúce je, že sa objavil úplne nový hráč – Streptococcus. Streptococcus môže byť nebezpečná baktéria. Žil v črevách už určite aj predtým, ale iba v zanedbateľnom množstve. Vancomycín zmenil ekosystém v črevách a dal streptokokovi šancu, aby sa nakoniec tak rozrástol, že mikrobiómu skoro úplne dominoval!
Bohužiaľ, väčšina myší v skupine, ktorá brala iba vancomycín, zomrela do dvoch týždňov. Preto sme nemohli zistiť, čo sa ďalej dialo s ich mikrobiómom. Ale skupina, ktorá brala vancomycin spolu s protilátkou, prežila, a tak sme mohli zistiť, že sa počty streptokoka zase po čase znížili, aj keď na dvadsiaty deň sa u niektorých jedincov zase rozrástol. Rada by som vedela, ako by sa to vyvíjalo dlhodobo.
Najväčší úspech je, že všetky myši v skupine, ktorá brala protilátku, prežili a dokázali obnoviť svoj mikrobióm. Nemali žiaden záhadný nárast streptokoka, na rozdiel od skupiny, ktorá brala protilátku spolu s vancomycínom.
Ovplyvňuje teda tento nový liek mikrobióm? Odpoveď znie NIE. Ale to sú iba pokusy na myšiach, uvidíme, ako dopadnú testy a ľuďoch.
Originál môjho článku vo Frontiers in Cellular and Infection Microbiology si môžete prečítať tu.
