Pseudomonas aeruginosa jest patogenem szpitalnym powodującym ciężkie i zagrażające życiu zapalenie płuc. Według WHO jest to jeden z najniebezpieczniejszych na świecie patogenów bakteryjnych odpornych na wiele antybiotyków. Teraz, wykorzystując ludzkie mikrotkanki płuc, odkryli to naukowcy z Biozentrum na Uniwersytecie w Bazylei P. aeruginosastrategia infekowania ludzkiej tkanki płucnej.

Wyniki zostały opublikowane w Mikrobiologia przyrody w artykule zatytułowanym „Inwazja komórek kubkowych sprzyja naruszaniu nabłonka dróg oddechowych przez oportunistyczny ludzki patogen”.

„Pseudomonas aeruginosa, główna przyczyna ciężkiego szpitalnego zapalenia płuc, powoduje infekcje powodujące aż do 50% śmiertelności u pacjentów wentylowanych mechanicznie” – napisali naukowcy. „Pomimo pewnej wiedzy na temat czynników zjadliwości, nie jest jasne, w jaki sposób P. aeruginosa rozprzestrzenia się na powierzchniach błony śluzowej i atakuje barierę tkankową. Zaobserwowaliśmy to, wykorzystując infekcję organoidów nabłonka ludzkiego nabłonka oddechowego P. aeruginosa kolonizacji powierzchni wierzchołkowych sprzyja cykliczny asymetryczny podział zależny od GMP.”

Naukowcy pod kierunkiem dr Ursa Jenala, profesora w Biozentrum na Uniwersytecie w Bazylei, zdobyli nowy wgląd w proces infekcji, wykorzystując hodowane w laboratorium mikrotkanki płuc wytworzone z ludzkich komórek macierzystych.

Nasze płuca są wyłożone cienką warstwą ciasno upakowanych komórek, które chronią głębsze warstwy tkanki płucnej. Powierzchnia pokryta jest śluzem. Jednakże, Pseudomonas bakterie znalazły sposób na jego przełamanie. Jednak sposób, w jaki patogen przekracza barierę tkankową, nie został do tej pory w pełni poznany.

„Wyhodowaliśmy ludzkie mikrotkanki płuc, które realistycznie naśladują proces infekcji w ciele pacjenta” – wyjaśnił Jenal. „Te modele płuc umożliwiły nam odkrycie strategii infekcji patogenu. Wykorzystuje komórki kubkowe wytwarzające śluz jako konie trojańskie do inwazji i przekraczania tkanki barierowej. Celując w komórki kubkowe, które stanowią tylko niewielką część błony śluzowej płuc, bakterie mogą przełamać linię obrony i otworzyć bramę.

Wykorzystując organoidy ludzkich płuc, badaczom udało się wyjaśnić strategie infekcji Pseudomonas. Nie jest jednak jasne, w jaki sposób patogeny dostosowują swoje zachowanie podczas procesu infekcji.

Zespół Jenala opracował biosensor do pomiaru i śledzenia małej cząsteczki sygnalizacyjnej zwanej c-di-GMP w poszczególnych bakteriach. Metoda została niedawno opisana w Komunikacja przyrodnicza. „To przełom technologiczny” – powiedział Jenal. „Teraz możemy monitorować w czasie rzeczywistym i z dużą rozdzielczością, w jaki sposób ta cząsteczka sygnalizacyjna jest regulowana podczas infekcji i jak kontroluje zjadliwość patogenu. Mamy teraz szczegółowy obraz tego, kiedy i gdzie poszczególne komórki bakteryjne aktywują określone programy regulujące ich zachowanie. Ta metoda umożliwia nam bardziej szczegółowe badanie infekcji płuc”.

Organoidy pozwoliły lepiej zrozumieć zachowanie patogenów w tkance ludzkiej. Odkrycia mogą doprowadzić do opracowania nowych leków przeciwko patogenom, które są oporne i stanowią zagrożenie dla zdrowia ludzkiego.