"Vriendelijke virussen" beschermen ons tegen infectie

We hebben gehoord van vriendelijke darmbacteriën die ons helpen voedsel te verteren en waarvan gedacht wordt dat ze essentieel zijn voor de ontwikkeling van de darm, maar nu, in een nieuwe doorbraakstudie, suggereren wetenschappers in de VS dat we ook vriendelijke virussen dragen die ons beschermen tegen infectie door gevaarlijke bacteriën zoals E coli.
Eerste auteur Jeremy Barr, een postdoctorale biologie aan de staatsuniversiteit van San Diego, en collega's, schrijven over dit voorheen ongedocumenteerde 'immuunsysteem' in een paper dat online in de Proceedings van de National Academy of Sciences deze week.
De onderzoekers geloven dat hun ontdekking de manier waarop we een aantal ziekten behandelen kan veranderen.

Virale fagen in het slijm Leven in symbiose met gastheren

Vervelende beestjes veroorzaken infecties door binnendringende oppervlakken van het lichaam die worden blootgesteld aan de omgeving, zoals de longen die de lucht opnemen en de ingewanden die voedsel opnemen.
Dat is de reden waarom deze blootgestelde oppervlakken, in alle dieren, van koralen tot vissen op mensen, beschermende lagen slijm hebben die dienen als een verdediging tegen infectie, en thuis zijn voor nuttige microben, waaronder schimmels, bacteriën en virussen.
Onlangs hebben wetenschappers onthuld hoe uitgebreid deze microbiële populaties die in ons leven zijn, en hoe bij 3,3 miljoen darmflora-genen enorm in aantal groter zijn dan de 23.000 genen in het menselijk genoom.
Nu hebben Barr en collega's dat ontdekt mucus bevat ook een populatie van virussen die bacteriofagen worden genoemd en die hun gastheren actief beschermen van gevaarlijke bacteriën door ze te vernietigen.
Maar ze doen dit niet voor niets, omdat ze in ruil daarvoor worden blootgesteld aan een continue voorraad microben om zich te smullen.
In een rapport van de studie van Natuur NIEUWS, Rotem Sorek, een microbieel geneticus bij het Weizmann Institute of Science in Israël, beschrijft deze relatie tussen virus en dier als een "unieke vorm van symbiose".

Een nieuw soort immuunsysteem

Voor deze laatste studie, Barr en collega's bemonsterd slijm van een verscheidenheid aan dieren, variërend van een zee-anemoon tot een muis naar een mens, en gevonden bacteriofagen vasthouden aan de slijmlaag van allemaal.
Ze plaatsten bacteriofagen op een laag slijmproducerend weefsel en zagen hoe ze verbindingen met suikers in het slijm vormden, waardoor ze aan de oppervlakte bleven plakken.
In verdere experimenten presenteerden ze de slijmcellen met E coli bacteriën en vond de bacteriofagen in het slijm aangevallen en doodde de bacteriën in het slijm, en gedroeg zich als een antimicrobiële barrière die gastheren beschermt tegen infecties.
Vervolgens bevestigden ze hun bevindingen door dezelfde experimenten met niet-mucusproducerende cellen uit te voeren. Ze daagden hen uit met zowel bacteriofaag als E coli en vond de monsters zonder slijm drie keer meer celdood.
In een verklaring verwijst Barr naar de ontdekking als een nieuw soort immuunsysteem:
"Door voorafgaand onderzoek in overweging te nemen, kunnen we de Bacteriofaag Aanhankelijkheid aan slijm - of BAM - is een nieuw model van immuniteit, wat de belangrijke rol benadrukt die bacteriofage speelt bij het beschermen van het lichaam tegen binnendringende pathogenen ".
Frederic Bushman, een microbioloog van de Universiteit van Pennsylvania, noemt de studie "baanbrekend". Hij zegt in de Natuur NEWS meldt dat "het idee dat faag gezien kan worden als onderdeel van het aangeboren immuunsysteem, origineel en opwindend is".

Barr zegt dat het onderzoek kan worden toegepast op elk slijmoppervlak.
"We stellen ons voor dat BAM de preventie en behandeling van slijmvliesinfecties in de darm en longen beïnvloedt, met toepassingen voor faagtherapie en zelfs direct in wisselwerking staat met het menselijk immuunsysteem," voegt hij eraan toe.

Bacteriofagen gerekruteerd uit het milieu

Een ander interessant kenmerk van deze studie is niet alleen dat bacteriofagen kunnen worden beschouwd als een nieuw soort immuunsysteem, maar dat ze "niet van de gastheer afgeleid" zijn, maar uit de omgeving zijn geworven om in wederzijds voordelige samenwerking, in symbiose, met hun gastheren te leven. .
Senior onderzoekauteur Forest Rohwer, een microbieel ecoloog in de staat San Diego, die al een tijdlang slijm van veel verschillende diersoorten bestudeert, had gemerkt dat het slijm aanzienlijk meer bacteriofagen bevat dan slijmvrije ruimtes.
Hij en zijn collega's werden nieuwsgierig: hoe was het bijvoorbeeld dat speeksel, dat pal naast het tandvlees ligt, ongeveer 5 bacteriofagen voor elke bacteriële cel bevat, maar op het slijm rond het tandvlees zelf, is deze verhouding meer als 40 tot 1?
Barr zegt in een rapport over de studie in Wetenschap NU, dit deed hen de vraag stellen:
"Wat doen deze fagen? Beschermen ze de gastheer?"
Met hun studie toonden ze eenmaal gerekruteerd uit de omgeving, de bacteriofaag plakt op natuurlijke wijze aan de verschillende mucuslagen in het lichaam waaronder de mond en de darm. Het begint dan zijn gastheer, zich opstapelende en aanvallende bacteriën op zichzelf te beschermen.
Maar Barr gelooft dat deze virussen zelfs een stap verder gaan. Hij zegt dat sommige bacteriofagen geen bacteriën doden, ze genetisch wijzigen (door hun genetisch materiaal in het genoom van de microbe te plaatsen) om hen te beschermen tegen andere fagen.
Hij suggereert dat dit zou kunnen zijn hoe bacteriofagen die door slijm worden gedragen actief gastheervriendelijke bacteriën beschermen en de schadelijke bacteriën vernietigen.

Ontdekking heeft naar verwachting verschillende velden beïnvloed

Er zijn talrijke soorten ziekten, zoals inflammatoire darmaandoeningen (IBD), waaronder de ziekte van Crohn en colitis ulcerosa, die worden veroorzaakt door een afbraak van de slijmvlieswand in de darmen. De microbe-ecosystemen in het lef van patiënten met IBD hebben een andere mix van dominante soorten dan gezonde individuen.
Deze "nieuwe kijk op de hele microbioom-gastrelatie", suggereert "een falen op faag-gebaseerde immuniteit" zou een belangrijke aanwijzing kunnen zijn over wat deze ziekten met elkaar verbindt, zegt Michael McGuckin, een mucosale bioloog van Mater Research in Australië, in de Wetenschap NU rapport van de studie.
Barr suggereert dat deze symbiotische relatie tussen dier en bacteriofaag al aan de gang is sinds slijm voor het eerst werd geproduceerd. Het BAM-model dat hij en zijn collega's voorstellen, suggereert dat "mucosale oppervlakken en fagen samenwerken om faag-adhesie te behouden".
Hij verwacht dat de ontdekking "een aanzienlijke impact zal hebben op tal van gebieden". Het team wil nu de implicaties voor de volksgezondheid onderzoeken.
Barr denkt bijvoorbeeld dat het mogelijk is om de darm van een persoon af te lijnen met bacteriofagen die gericht zijn op specifieke ziekteverwekkende bacteriën.
De National Institutes of Health hielp de studie financieren.
In 2011 in een verbazingwekkende studie gepubliceerd in Natuur, onderzoekers in Duitsland beschreven het vinden van bewijs dat multiple sclerose (MS) wordt veroorzaakt door vriendelijke darmbacteriën.
Geschreven door Catharine Paddock PhD