PENEITIAN TERKINI: Satu bakteri usus mempengaruhi kekebalan

Advertisements
Advertisements
Spread the love

Para peneliti menguraikan bagaimana satu bakteri usus mempengaruhi kekebalan

Dari kekebalan hingga metabolisme hingga kesehatan mental, sepertinya mikrobioma usus telah dikaitkan dengan setiap aspek kesehatan dan penyakit manusia. Tetapi dengan ratusan spesies bakteri memenuhi saluran pencernaan kita, adalah tugas yang menakutkan untuk menentukan dengan tepat molekul mana yang dibuat oleh bakteri mana yang mempengaruhi proses biologis mana — dan bagaimana mereka melakukannya.

Dari kekebalan hingga metabolisme hingga kesehatan mental, sepertinya mikrobioma usus telah dikaitkan dengan setiap aspek kesehatan dan penyakit manusia.

Tetapi dengan ratusan spesies bakteri memenuhi saluran pencernaan kita, adalah tugas yang menakutkan untuk menentukan dengan tepat molekul mana yang dibuat oleh bakteri mana yang mempengaruhi proses biologis mana — dan bagaimana mereka melakukannya.

“Studi mikrobioma perlu beralih dari membuat asosiasi untuk menentukan fungsi dan penyebab,” kata Ramnik Xavier, Profesor Kedokteran Kurt J. Isselbacher di Bidang Gastroenterologi di Harvard Medical School dan Rumah Sakit Umum Massachusetts, anggota inti institut di Broad Institute dari MIT dan Harvard, dan co-direktur Center for Microbiome Informatics and Therapeutics di MIT.

Pengetahuan tersebut sangat penting untuk mempelajari cara memanipulasi bakteri usus untuk mengobati atau mencegah penyakit.

Sebuah tim yang dipimpin oleh para peneliti di HMS and the Broad baru saja mencapai prestasi langka menghubungkan titik-titik itu untuk satu bakteri usus yang penting.

Advertisements

“Arti penting sebenarnya dari pekerjaan ini adalah menghubungkan bakteri, molekul yang dibuatnya, jalur yang dilaluinya, dan hasil biologisnya,” kata Jon Clardy, Profesor Kimia Biologi dan Farmakologi Molekuler Hsien Wu dan Daisy Yen Wu di Blavatnik. Institute di HMS dan penulis senior studi ini bersama Xavier. “Itu sangat langka.”

Clardy, Xavier, dan rekannya berfokus pada Akkermansia muciniphila, spesies yang menyumbang 3 persen mikrobioma usus yang mengesankan. Ia mendapatkan namanya dari lendir usus yang dipecahnya.

Penelitian demi penelitian menunjukkan bahwa A. muciniphila memainkan peran kunci dalam menjaga proses kekebalan yang sehat, tampaknya melindungi terhadap penyakit seperti diabetes tipe 2 dan penyakit radang usus dan membuat sel kanker lebih responsif terhadap terapi pos pemeriksaan kekebalan.

Namun, hingga pekerjaan saat ini, tidak ada yang dapat mengonfirmasi koneksi dengan menunjukkan caranya.

Mulai sampai selesai

Para peneliti menunjukkan dalam laporan yang diterbitkan 27 Juli di Nature bahwa hubungan dimulai dengan lipid — lemak — di membran sel A. muciniphila.

“Penemuan itu cukup mengejutkan. Para tersangka yang biasa memicu respons imun adalah protein atau gula,” kata Clardy.

Setelah menemukan struktur molekul lipid, tim menemukan bahwa ia berkomunikasi dengan sepasang reseptor di permukaan banyak sel kekebalan. Reseptor ini, yang dikenal sebagai reseptor seperti tol 2 dan reseptor seperti tol 1, mendeteksi bakteri dan membantu sistem kekebalan menentukan apakah mereka teman atau musuh. Dalam hal ini, versi TLR2 dan TLR1 terikat bersama dengan cara yang belum pernah dilihat para ilmuwan sebelumnya.

Para peneliti menunjukkan dalam kultur sel bahwa aktivasi lemak dari TLR2-TLR1 dapat memicu pelepasan sitokin tertentu – protein kekebalan yang terlibat dalam peradangan – sementara meninggalkan sitokin lain saja.

Mereka juga menegaskan bahwa lipid membantu menjaga homeostasis kekebalan tubuh. Mereka menemukan bahwa lipid dosis rendah bertindak seperti tali pengikat, mencegah sistem kekebalan bereaksi terhadap molekul yang berpotensi berbahaya sampai molekul itu mencapai tingkat yang signifikan. Di sisi lain, mereka melihat bahwa lipid dosis tinggi tidak merangsang respon imun lebih dari dosis rendah atau menengah, menjaga batas yang sehat pada peradangan.

Pintu baru terbuka

Pekerjaan tersebut memperkenalkan kemungkinan baru untuk mengembangkan obat yang mendukung kemampuan A. muciniphila untuk memanipulasi sistem kekebalan dan melawan penyakit. Anggota lab Clardy telah membuat pekerjaan itu lebih mudah dengan mengungkapkan struktur molekul lipid dan mencari tahu bagaimana para ilmuwan dapat membuatnya dan yang serupa dengan mudah di lab.

Studi ini juga menyediakan model untuk menunjukkan dengan tepat bagaimana anggota lain dari mikrobioma usus bertindak pada tubuh.

“Anda dapat mengubah bakteri dan menerapkan serangkaian tes yang sama,” kata Clardy.

Para peneliti menunjukkan bahwa, bertentangan dengan harapan banyak orang di lapangan, pekerjaan seperti itu tidak memerlukan teknik yang mewah. Mereka menggunakan metode tradisional yang disebut analisis spektroskopi dan sintesis kimia untuk menemukan dan memahami molekul lipid.

Faktanya, terlepas dari “aktivitasnya yang luar biasa,” lipid memiliki “struktur generik” yang akan terbang di bawah radar analisis genomik atau metabolomik yang lebih maju, kata Clardy.

“Mikrobioma usus dan sistem kekebalan sangat rumit, yang membuat Anda berharap jawabannya akan rumit juga,” katanya. “Tapi terkadang hal-hal rumit hanyalah banyak hal sederhana.”

Temuan muncul dari keahlian di beberapa disiplin ilmu.

Pekerjaan tim menggabungkan kimia, biologi struktural, dan farmakologi, spesialisasi lab Clardy, dengan analisis biologis dan imun, kekuatan lab Xavier.

Bekerja pada proyek yang berakar pada biokimia dasar dan memiliki hubungan langsung dengan kesehatan manusia “terasa hebat,” kata Clardy. “Pada prinsipnya, pekerjaan semacam ini adalah apa yang seharusnya kita lakukan, tetapi tidak selalu seperti itu.”

“Saya senang bekerja dengan Ramnik, yang akan disebut ibu saya sebagai ‘dokter sejati’, tentang masalah-masalah penting bagi penyakit manusia dan kebutuhan medis yang tidak terpenuhi,” tambahnya.

 

Referensi

  • Munhyung Bae, Chelsi D. Cassilly, Xiaoxi Liu, Sung-Moo Park, Betsabeh Khoramian Tusi, Xiangjun Chen, Jaeyoung Kwon, Pavel Filipčík, Andrew S. Bolze, Zehua Liu, Hera Vlamakis, Daniel B. Graham, Sara J. Buhrlage, Ramnik J. Xavier, Jon Clardy. Akkermansia muciniphila phospholipid induces homeostatic immune responsesNature, 2022; DOI: 10.1038/s41586-022-04985-7
Advertisements
Advertisements
Advertisements
Advertisements

Leave a Reply

Your email address will not be published.