Новости и мнения

Визуализация глазного микробиома

Исследователи начинают углубленно изучать в основном неизведанную территорию микробного состава глаза.

When researchers started using modern molecular diagnostic tools such as PCR and genome sequencing to study the microbes living on and in the human body, they found much more complex ecosystems than previous generations had imagined. Когда исследователи начали использовать современные инструменты молекулярной диагностики, такие как ПЦР и секвенирование генома, для изучения микробов, живущих на теле человека и в его организме, они обнаружили гораздо более сложные экосистемы, чем предполагали предыдущие поколения. Проект «Микробиом человека» предпринял огромные усилия, чтобы охарактеризовать микробные сообщества с пяти участков: кишечника, рта, носа, кожи и мочеполового тракта. Но они не включали много областей тела, которые несут микробную жизнь, включая поверхность глаза.

Офтальмологи лечили патогенные глазные инфекции в течение многих десятилетий, и появление контактных линз сделало такие инфекции более распространенными. Но мало что известно о бактериях, которые живут на поверхности здорового человеческого глаза, и о том, как эта микробная косметика отличается, когда появляется патогенный штамм. Многие бактерии, о которых известно, что они живут на глазу, трудно культивировать, что делает их практически невидимыми для исследователей. Адаптация технологий секвенирования для изучения глазного микробиома открыла новые возможности для понимания того, что на самом деле происходит под веками.

Около пяти лет назад Валерий Шестопалов из Института глаз Bascom Palmer в Университете Майами говорил со своими коллегами по микробиологии о том, какие бактерии обнаруживаются в нормальных здоровых глазах. В то время считалось, что здоровые глаза не содержат много микробной жизни, слезы и моргание, как правило, убирают посторонние предметы, в том числе бактерии. Но ранние испытания Шестопалова показали нечто иное. «Тесты прошли положительно. Весь открытый эпителий слизистой оболочки густо заселён », – сказал он. В 2009 году Шестопалов начал проект « Микробиом глаза» на средства своего учреждения. В конце концов он получил грант от Национального института глаз и начал сотрудничать с Расселом Ван Гелдером из Вашингтонского университета, который разрабатывал диагностические тесты на основе ПЦР для выявления бактерий и грибков на глазу. В настоящее время проект имеет дюжину сотрудников в пяти университетах.

На прошлой неделе (6 мая) Шестопалов представил предварительные данные о микробиоме глаза на ежегодном собрании Ассоциации исследований зрения и офтальмологии, которое состоялось в Орландо, штат Флорида. Его команда секвенировала образцы из здоровых роговиц, контактных линз и конъюнктивы – внутренней поверхности век – с использованием 16-рибосомального РНК-секвенирования, наряду с новым методом, разработанным Ван Гелдером под названием «Представление биома в силико- кариотипировании» ( BRiSK ), который использует высокую пропускную способность секвенирование для выявления бактерий на уровне видов.

Исследователи обнаружили, что в конъюнктиве глаза доминирует около десятка родов бактерий, треть из которых не может быть классифицирована. На поверхности роговицы они обнаружили немного другое сообщество. Опять же, около дюжины родов доминировали. И везде, куда бы они ни посмотрели, исследователи обнаружили больше, чем просто бактерии. «Мы еще не публиковали об этом, но я был удивлен тем, как часто мы обнаруживаем фаг или вирусы на нормальной поверхности глаза», – сказал Ван Гелдер в интервью The Scientist по электронной почте.

«У людей может быть огромное разнообразие микрофлоры, и у них все еще будут здоровые глаза, что делает нашу работу сложной, но по-настоящему удивительной», – сказал Шестопалов.

Исследователи также обнаружили, что во время кератитных инфекций – инфекций роговицы – присутствовало лишь около половины количества бактерий, наиболее заметные из которых – штаммы Pseudomonas . Шестопалов отметил, что изменения, как правило, происходят задолго до постановки диагноза глазной инфекции, что позволяет предположить, что глазной микробиом может стать основой для дальнейшей диагностики. Его команда дорабатывает алгоритм прогнозирования инфекции на основе этих изменений в составе бактерий и времени этих изменений.

Одним из факторов, который может повлиять на состав глазной флоры, является использование контактных линз. Ношение контактных линз является одним из основных факторов, приводящих к инфекции роговицы. Распространенные бактериальные инфекции, которые могут вызывать раздражение и покраснение, затрагивают приблизительно от 7 до 25 процентов пользователей контактных линз, а гораздо более редкие инфекции кератита могут даже вызывать слепоту. Исследователи полагают, что контактные линзы облегчают патогенным микроорганизмам колонизацию поверхности глаза, давая бактериям что-то, чтобы придерживаться. Секвенируя биопленки из использованных контактных линз, команда Шестопалова обнаружила признаки микробных сообществ, которые отличались от глазных микробиомов людей, которые не используют контакты. На самих линзах исследователи обнаружили гораздо меньшее разнообразие – многие бактериальные роды, которые доминируют в конъюнктиве и роговице, были истощены. На их месте доминировал стафилококк .

Для решения проблемы потенциальной инфекции Марк Уиллкокс , медицинский микробиолог из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии, разработал антимикробные контактные линзы. Вместе с коллегами Дебарун Датта и Джером Озкан из Института зрения Брайена Холдена в Сиднее, Уиллкокс связал природный антимикробный пептид, мелимин, с поверхностью обычных контактных линз. Исследователи сообщили о доклинических испытаниях на кроликах и в прошлом месяце (24 апреля) о первой фазе испытаний на людях, в которую вошли 17 добровольцев. Они обнаружили, что антимикробные линзы выглядели такими же безопасными, как и обычные линзы, и сохранили свою антимикробную активность против двух основных патогенов, Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus .

Затем исследователи планируют протестировать линзы в более крупной выборке из 100-200 человек, но пройдет некоторое время, прежде чем на рынке появятся антимикробные линзы. Линзы вряд ли могут повредить нормальные, комменсальные бактерии на глазу. «Поскольку пептид связан с поверхностью линзы, мы полагаем, что он будет влиять только на рост тех микроорганизмов, которые пытаются связываться с поверхностью линзы, а не тех, которые культивируются с поверхности глаза», – сказал Уиллкокс в интервью The Scientist. -mail. «Но для подтверждения этой гипотезы необходимы масштабные клинические испытания».

Будут ли идентифицированные бактерии, живущие на поверхности глаза, постоянными жителями или временными колонизаторами, еще неизвестно. Работа по деконструкции глазного микробиома только начинается, но предварительные результаты показали, что он отличается от остального бактериального сообщества, которое населяет наш организм. «Это стоит особняком», – сказал Шестопалов. «Есть статистические доказательства его отличия от любого другого человеческого микробиома».

Больше вне кишечника

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *