Ученые создали искусственную мокроту для изучения хронических инфекций при муковисцидозе

Ученые создали живой материал, напоминающий человеческую мокроту, чтобы лучше понять, как развиваются инфекции в легких пациентов с муковисцидозом.

Исследование, опубликованное в Matter, возглавил доктор Юаньхао У. Это совместная работа профессора Альваро Мата (Школа фармации и факультет химической инженерии) и профессора Мигеля Камары (Национальный центр инноваций в области биопленок, Школа наук о жизни) из Ноттингемского университета.

Биопленки — это прочные живые 3D-материалы, играющие ключевую роль в природе, но также вызывающие серьезные проблемы, такие как контаминация поверхностей в больницах или устойчивость к антибиотикам.

Одна из главных проблем в открытии противомикробных средств — отсутствие моделей биопленок, отражающих сложность естественных сред, например, в легких пациентов с муковисцидозом.

Из-за генетического нарушения эти пациенты не могут очистить легкие от инфекций, где в толстом слое слизи накапливаются сложные сообщества патогенных микробов, формируя 3D-биопленки. Эти природные биопленки высокоустойчивы к антибиотикам. Существует острая необходимость в разработке in vitro моделей, которые могут надежно воспроизводить их в лаборатории для лучшего понимания их биологии и поиска решений.

Это позволит проводить более последовательную оценку новых терапевтических подходов до доклинических исследований. Такие модели также будут ключевыми для ответа на фундаментальные вопросы о взаимодействии полимикробных биопленок с организмом хозяина, ведущем к хроническим инфекциям.

В этом исследовании эксперты создали живой материал, напоминающий естественную мокроту пациентов с муковисцидозом, который может контролируемо выращивать 3D-полимикробные биопленки, похожие на те, что обнаруживаются в легких. Команда достигла этого, комбинируя пептиды с питательной средой, которая, как известно, воссоздает естественную мокроту и которую можно легко инфицировать.

Живой материал включает множественные микробные сообщества, ключевые питательные и химические факторы, способствующие росту бактерий, и демонстрирует физические свойства, имитирующие свойства биопленок из мокроты пациентов. Материал использовали для создания инфицированной in vitro модели легочного эпителия, на которой изучали влияние антибиотиков.

Профессор Мата: «Возможность простым способом создавать сложные 3D-биопленки в лаборатории приведет к появлению практических инструментов для лучшего понимания того, как формируются эти живые структуры и как их лучше лечить».

Профессор Камара: «Технология, разработанная в этом исследовании, революционизирует то, как мы изучаем инфекции, опосредованные биопленками, и оцениваем эффективность новых противомикробных средств в различных средах, приближенных к in vivo».