Новый инструмент 3D-визуализации может помочь в целевой доставке лекарств при муковисцидозе и других заболеваниях
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали первый инструмент 3D-пространственной визуализации для нанесения "омиксных" данных на целые органы. Он помогает понять влияние химических веществ (например, микробных метаболитов и лекарств) на больной орган в контексте присутствующих там же микробов. Это может продвинуть целевую доставку лекарств при муковисцидозе и других состояниях, когда препараты не могут проникнуть в ткань.
Каждая часть человеческого органа имеет свой уникальный микробиом — микроорганизмы и их гены в конкретной среде. Анатомия органа и его условия (температура, pH, доступность питательных веществ и т.д.) определяют, какие микроорганизмы присутствуют. В свою очередь, микроорганизмы реагируют на лекарства и влияют на их наличие.
Чтобы решить проблему визуализации, команда под руководством Питера Доррестайна создала рабочий процесс с открытым исходным кодом для нанесения метаболомных и микробиомных данных на 3D-реконструкцию органа, построенную по радиологическим снимкам.
Методология:
- Получено легкое пациента с муковисцидозом и нарезано на секции.
- Образцы проанализированы на наличие бактерий, их метаболитов, факторов вирулентности и лекарств, которые получал пациент.
- Модифицировано существующее расширение для Google Chrome под названием "ili", чтобы визуализировать распределение микробиома и метаболома в объеме органа, а не только на поверхности.
- Для визуализации использована 3D-модель легкого, созданная на основе КТ-снимков.
Ключевое наблюдение:
С помощью инструмента ученые впервые увидели, что один из антибиотиков, который получал пациент, не проникал в нижнюю часть легкого. Это коррелировало с более высокой численностью патогена Achromobacter, ассоциированного с муковисцидозом. Таким образом, разные препараты могут проникать в легкое по-разному, ограничивая воздействие эффективной дозы.
Значение работы:
- Создан открытый ресурс — карты 16 379 молекул и 56 микробов для исследований муковисцидоза и других легочных заболеваний.
- Методология может быть расширена на любой человеческий орган, особенно с опухолями, которые имеют свой уникальный микробиом.
- Работа открывает путь к улучшенной целевой доставке лекарств для исправления проблемы плохого проникновения антибиотиков.
Исследование опубликовано 19 октября в журнале Cell Host & Microbe.