Trapianti di microbi fecali: geni di B. vulgatus correlati alla colonizzazione precoce

Ricorrente C.difficile le infezioni si verificano dopo trattamenti antibiotici soppressivi che eliminano quasi tutta la normale flora intestinale. I pazienti soffrono di diarrea acquosa, dolorosi crampi addominali, sensazione di malessere, febbre e perdita di peso.

Nel 2021, i ricercatori della Icahn School of Medicine del Mount Sinai, New York, hanno fornito una quantificazione precisa di 150 ceppi batterici appartenenti a 42 specie batteriche che mostravano frequenti attecchimenti dopo trapianti microbici fecali. È importante sottolineare che hanno anche testato l’attecchimento subito dopo il trapianto (da 36 ore a quattro settimane) e successivamente dopo il trapianto, da otto settimane a cinque anni.

Ora gli esperti di microbioma dell’Università dell’Alabama a Birmingham hanno condotto quello studio del 2021 e uno studio simile su bambini che avevano C.difficile infezioni, un ulteriore passo avanti. I ricercatori dell’UAB Hyunmin Koo, Ph.D., e Casey D. Morrow, Ph.D., si sono concentrati sul microbo commensale Bacteroides vulgatus, una delle specie più comuni presenti nell’intestino sano. Utilizzando le sequenze di DNA dei due studi e potenti analisi bioinformatiche, Koo e Morrow hanno cercato i geni, su un totale di 4.911 geni codificanti proteine ​​nell’organismo. B. vulgato ceppi, che erano unici per i tre B. vulgato donatori nei due studi che hanno mostrato una colonizzazione precoce, rispetto ad altri sette B. vulgato ceppi negli studi che non hanno mostrato una colonizzazione precoce.

“L’analisi dei geni comuni tra i tre donatori ha rivelato che solo 19 erano in comune su 4.911 geni che codificano proteine ​​note e ipotetiche,” scrivono Morrow e Koo nell’articolo Rapporti scientifici studio. “Il risultato della nostra analisi supporta lo screening del donatore B. vulgato per questo consorzio di geni per migliorare la colonizzazione a seguito di un trapianto di microbi fecali.”

Morrow e Koo hanno identificato due dei 19 geni.

Una è una presunta chitobiasi che i ricercatori dell’UAB hanno scoperto che si trovava accanto ai geni che codificano SusD, SusC, al presunto fattore anti-sigma e al fattore sigma di tipo ECF della RNA polimerasi. Altri hanno precedentemente identificato questi geni come componenti di un complesso di fattori di colonizzazione commensale in Bacteroides fragilis e B. vulgato. Questo complesso promuove un’interazione specifica con l’ospite che facilita la colonizzazione stabile e resiliente nei topi.

“I nostri risultati, quindi, supportano il fatto che il complesso del fattore di colonizzazione commensale potrebbe funzionare anche negli esseri umani per migliorare la colonizzazione di B. vulgato,“disse Domani.

L’altro gene identificato codifica per una proteina unica della famiglia delle fimbrilline. Le fimbrilline sono polimeri proteici, precedentemente identificati in Bacteroides, che possono formare strutture simili a capelli che sporgono dalle superfici dei microbi e fungono da ancoraggi per l’adesione microbica con le cellule ospiti.

“Sulla base delle loro funzioni note, l’identificazione sia della chitobiasi – e successivamente di un complesso completo di fattori di colonizzazione commensale – sia delle proteine ​​fmbrillina supporta il coinvolgimento di queste proteine ​​nella B. vulgato colonizzazione”, ha detto Morrow.

Gli altri 17 geni sono ipotetiche proteine ​​senza alcuna funzione ancora identificata. È interessante notare che i geni mappati vicino alle ipotetiche proteine ​​implicavano attività di mobilizzazione e trasposizione del DNA, ovvero la capacità di spostare i geni dentro, intorno o fuori dal genoma batterico.

Morrow e Koo riconoscono un punto debole nel loro studio.

Quando hanno analizzato i campioni di microbi fecali di 42 coppie provenienti dal set di dati del Progetto Microbioma Umano, hanno scoperto che nessuno aveva il set completo dei 19 geni trovati nei tre primi attecchimenti. B. vulgato tensioni. Ventisei campioni avevano sia la presunta chitobiasi che i geni della fimbrillina, e altri 11 avevano solo il gene della fimbrillina. Si è riscontrata una presenza varia degli altri 17 ipotetici geni nei 42 campioni.

“Poiché nessuna delle coppie del Progetto Microbioma Umano aveva tutti i 19 geni, non sappiamo se qualcuna delle coppie avrebbe un fenotipo colonizzante precoce nei trapianti di microbi fecali”, ha detto Morrow. “Sulla base della nostra analisi, presumiamo che il complesso del fattore di colonizzazione commensale e i geni della fimbrilina siano sufficienti; ma per risolvere questo problema, ulteriori trapianti di microbi fecali per i casi ricorrenti C.difficile negli esseri umani sarebbe necessario effettuare analisi precoci dopo il trapianto.”

I ricercatori dell’UAB affermano che un’ulteriore applicazione del loro studio potrebbe essere lo screening dopo la chemioterapia o i trapianti, che sono noti per coinvolgere farmaci che possono alterare la normale flora microbica intestinale. “La capacità di ripristinare rapidamente la B. vulgato La comunità in questi pazienti sarebbe importante per ridurre il rischio di infezione da parte di agenti patogeni o microbi patogeni resistenti agli antibiotici che potrebbero avere un impatto sulla salute generale”, ha affermato Morrow.

Supporto per il Rapporti scientifici studio “Identificazione del donatore Bacteroides vulgatus geni che codificano per proteine ​​correlate alla colonizzazione precoce successiva al trapianto fecale di pazienti con recidiva Clostridium difficile,” proveniva dalla Marnix E. Heersink School of Medicine dell’UAB. Morrow è professore emerito presso il Dipartimento di biologia cellulare, dello sviluppo e integrativa dell’UAB, e Koo è un bioinformatico presso il Dipartimento di genetica dell’UAB.