У новому дослідженні вчені Копенгагенського університету культивували «хороші віруси» з фекалій. Мета полягає в тому, щоб замінити фекальні капсули, які зараз використовуються в так званих фекальних трансплантаціях. Їхня нова техніка показала потенціал у дослідженнях на мишах, і є надія, що вона покращить це життєво важливе лікування шляхом стандартизації та прокладе шлях до основної медицини.

Більшість людей роблять щеплення, не враховуючи, що історія вакцинації почалася, коли рідина була вилучена з наповнених гноєм пухирів хворих корів. Так само сучасний пеніцилін далекий від свого походження: цвіль у чашці Петрі Олександра Флемінга, яка кишить стафілококами.

Інша форма медицини, яка рятує життя, переживає подібну еволюцію: фекальні трансплантації, під час яких людський фекальний матеріал передається від однієї людини до іншої, щороку рятують сотні життів тільки в Данії. Але в майбутньому лікування може стати чистішим способом із набагато ширшим потенціалом — далеко від калу, який є його початковою точкою.

Зрештою, ми сподіваємося отримати продукт, який не містить бактерій і потенційно шкідливих вірусів, залишаючи лише очищену дозу хороших вірусів, які називаються бактеріофагами, які можуть потенційно боротися з різними шлунково-кишковими розладами та, у довгостроковій перспективі, використовуватися для лікування широкого спектру проблем зі здоров’ям», — так прокоментував нове наукове досягнення Торбен Сольбек Расмуссен, доцент кафедри харчових наук Копенгагенського університету.

Расмуссен очолює нове дослідження разом із колегою по кафедрі, професором Деннісом Сандрісом Нільсеном і низкою міжнародних дослідників, зокрема дослідницька група Tal Tech в Естонії. Довгострокова мета полягає в тому, щоб лікування перетворилося на просту таблетку, яку може призначити лікар або яку можна знайти на полиці аптеки — індивідуально, але доступно для всіх. Та все ж дорога попереду довга.

«Сьогодні фекальні трансплантації використовуються лише для лікування тих, хто дуже хворий, зазвичай пацієнтів, які перебувають у небезпечних для життя ситуаціях через бактеріальні інфекції Clostridioides difficile. Донорів ретельно перевіряють на низку відомих хвороботворних бактерій і вірусів, але це дорого, і завжди існує певна невизначеність», — пояснює Денніс Сандріс Нільсен.

Харчові технології на допомогу

Їхній новий метод використовує бродіння, процес, відомий у харчовій науці, який, серед іншого, використовується для виготовлення комбучі, кімчі та хліба на заквасці. Ось тут і вступає в дію досвід дослідників у харчовій галузі.

Вони створюють сприятливі умови в герметичному контейнері для культивування бактеріальної культури, яка сприяє розвитку корисних мікроорганізмів. Ферментація також є процесом, за допомогою якого мікроорганізми промислово вирощують для отримання певних сполук.

У цьому випадку дослідники починають Із мікробної культури з фекалій, а кінцевим продуктом є складна суміш бактерій і бактеріофагів – вірусів, які атакують лише бактерії.

Техніка використовує пристрій, відомий як хемостат - контейнер, який безперервно отримує рідину з певними поживними речовинами («середовище росту»), одночасно зливаючи рівну кількість рідини.

Фекалії спочатку додають до контейнера, і ефект заміни рідини полягає в тому, що більше бактерій (і бактеріофагів), які процвітають у цьому середовищі росту, культивуються, тоді як інший вміст, включаючи віруси, які є інфекційними для людини (еукаріоти), поступово видаляються.

Ця установка дозволяє дослідникам контролювати вміст хемостата, регулюючи склад середовища росту та розведення від заміни рідини.

Мета полягає в тому, щоб створити баланс із специфічним складом бактерій і бактеріофагів, що забезпечує важливу стандартизацію. Ця стандартизація робить обробку масштабованою та безпечнішою, оскільки гарантує стабільний вміст у кожній партії, доки «спільнота» мікроорганізмів залишається збалансованою.

Більшість мишей вилікувалися сумішшю

Дослідники випробували нову техніку ферментації в хемостатах на мишах у двох дослідженнях, націлених на два різних захворювання. Одне дослідження було зосереджено на лікуванні ожиріння, а інше — на зараженнях смертельною бактерією C. difficile, яка небезпечна не лише для людей, а й для мишей.

Найбільш значущі результати спостерігалися у мишей, заражених C. difficile: більшість тих, хто отримував суміш, повністю одужали, тоді як більшість контрольної групи померла від інфекції.

«Наші подальші тести свідчать про те, що принаймні п’ять із восьми мишей одужали завдяки лікуванню. Цей успіх у нашому першому дослідженні ферментації вказує на можливість подальшої оптимізації процесу», — каже Торбен Сольбек Расмуссен.

Дослідження щодо лікування ожиріння також дало ефект, хоча й більш приглушений. Разом вони дають уявлення про багатообіцяюче майбутнє для цього типу лікування.

Завдяки стандартизації та безпеці можна було б допомогти більшій кількості людей

Сьогодні трансплантація калу є стандартним методом лікування лише декількох важких шлунково-кишкових захворювань, таких як інфекції, викликані C. difficile (CDI), коли життя пацієнтів є під загрозою. Це дуже ефективно, щороку допомагає дев’яти з десяти пацієнтів і рятує багато життів. Однак процес донорства фекалій залишається «чорною коричневою скринькою», як це називають дослідники в цій галузі. Точний вміст фекалій донора невідомий, і точний ефект передачі мікробів на реципієнта не повністю вивчений, що обмежує ширше використання лікування.

«Ми знаємо, що здоров’я кишківника має вирішальне значення для широкого спектру станів і загального здоров’я, тому потенціал для ширшого застосування є значним, якщо ми зможемо створити стандартизований безпечний продукт із використанням цих екстрагованих бактеріофагів», — каже Торбен Сольбек Расмуссен.

Майбутнє лікування може бути спрямоване на такі захворювання, як, наприклад, астми та діабету 1 типу, які, за словами Денніса Сандріса Нільсена, передбачатимуть лікування, починаючи з раннього дитинства.

«Лікування важкохворих літніх людей без інших альтернатив сильно відрізняється від лікування дев’ятимісячної дитини з ризиком розвитку астми. Це підкреслює необхідність стандартизації, над якою ми працюємо. Досягнення цього вимагає найвищого рівня безпеки», – додає Нільсен.