Исследование, проведенное в Пенсильвании, предполагает, что вакцины, помимо своей основной функции, могут также изменять состав микробиома организма-хозяина защитным образом, что может быть важным, но неизученным аспектом эффективности вакцин.
Новое исследование предполагает, что некоторые вакцины могут вызывать защитный сдвиг у микроорганизмов, живущих в организме хозяина. Микробиом человека или животного — совокупность часто полезных микроорганизмов, в том числе бактерий и грибков, которые живут в организме хозяина или внутри него — может играть важную роль в общем иммунном ответе хозяина, но неясно, как воздействуют вакцины против вредных патогенов.
Новое исследование, проведенное учеными из Университета штата Пенсильвания, показало, что новая вакцина против смертельно опасного хитридиевого грибка у лягушек может изменить состав микробиома, сделав лягушек более устойчивыми к воздействию грибка в будущем. Исследование, опубликованное 12 июня в специальном выпуске журнала Philosophical Transactions of the Royal Society B, предполагает, что реакция микробиома может быть важной, но недооцененной частью эффективности вакцины.
«Микроорганизмы, составляющие микробиом животного, часто могут помочь защититься от патогенов, например, производя полезные вещества или конкурируя с патогенами за пространство или питательные вещества», — отметил Гуй Беккер, доцент биологии Университета штата Пенсильвания и руководитель исследования.
«Но что происходит с вашим микробиомом, когда вы получаете вакцину, например вакцину от COVID, прививку от гриппа или живую ослабленную вакцину, такую как вакцина против желтой лихорадки?
В этом исследовании мы использовали лягушек в качестве модельной системы, чтобы начать изучение этого вопроса». Лягушкам и другим амфибиям угрожает хитридиевый грибок, который привел к исчезновению некоторых видов и серьезному сокращению популяций сотен других на нескольких континентах. У восприимчивых видов грибок вызывает кожное заболевание, иногда приводящее к летальному исходу.
«Хитрид — один из худших, если не самый худший, патоген для сохранения дикой природы в новейшей истории, и существует острая необходимость в разработке инструментов для контроля его распространения», — сказал Беккер, который также является членом Центра микробиома One Health и Центра динамики инфекционных заболеваний в Пенсильвании. «Мы обнаружили, что в некоторых случаях вакцины могут вызывать защитный сдвиг в микробиоме, что говорит о том, что осторожное манипулирование микробиомом можно использовать как часть более широкой стратегии, помогающей амфибиям и, возможно, другим позвоночным справляться с появляющимися патогенами».
Исследователи применили вакцину, в данном случае несмертельную дозу метаболического продукта, созданного хитридиевым грибком, к головастикам. Через пять недель они наблюдали, как изменился состав микробиома, определяя отдельные виды бактерий и их относительные пропорции.
«Увеличение концентрации и продолжительности воздействия хитридных продуктов для профилактики значительно изменило состав микробиома, так что увеличилась доля бактерий, продуцирующих антихитридные вещества», — утвеждает Саманта Сиомко, студентка магистратуры лаборатории Беккера в университете Алабамы. «Этот защитный сдвиг предполагает, что, если бы животное снова подверглось воздействию того же грибка, его микробиом был бы лучше способен бороться с патогеном».
Предыдущие попытки вызвать защитные изменения в микробиоме основывались на добавлении одного или нескольких видов бактерий, которые, как известно, производят мощные противогрибковые метаболиты, то есть пробиотики. Однако, по мнению исследователей, бактерии должны конкурировать с другими видами в микробиоме и не всегда успешно зарекомендовали себя в качестве постоянного члена микробиома.
«У этих лягушек на коже сотни видов бактерий, которые они ловят от окружающей среды, их состав регулярно меняется, в том числе в зависимости от сезона», — сказал Беккер.
«Попытка манипулировать сообществом, например, путем добавления бактериального пробиотика, сложна, потому что динамика в сообществе настолько сложна и непредсказуема. Наши результаты многообещающие, потому что мы, по сути, манипулировали всем бактериальным сообществом в направлении, более эффективном против грибкового патогена, без добавления живых существ, которым необходимо конкурировать за ресурсы, чтобы выжить».
Примечательно, что общее количество видов — разнообразие — в микробиоме не пострадало, только состав и относительные пропорции видов. Исследователи считают это положительным моментом, поскольку снижение разнообразия микробиома лягушки часто может привести к болезни или смерти, и общепризнано, что поддержание разнообразия микробиома позволяет сообществу бактерий и видов микробов реагировать на угрозы более динамично и слаженно. повышенная функциональная избыточность.
Исследователи предполагают, что этот адаптивный сдвиг в составе микробиома, который они называют «памятью микробиома», может сыграть важную роль в эффективности вакцины. В дополнение к пониманию механизмов, лежащих в основе этого сдвига, исследовательская группа надеется в будущем изучить идею памяти микробиома у взрослых лягушек, а также у других видов позвоночных.
Интересно, а тут есть подписка на рассылку?