Красимира Захариева: Липидомиката като иновативен, модерен и евтин метод за изпитване и анализ на патогенни резистентни бактерии
Научен обзор
Увеличаването на броя на устойчивите на лекарства микроорганизми е глобално предизвикателство, което налага спешно нови решения не само за превенция и лечение, но и за детекция и типизиране на устойчиви на антибиотици изолати. Бавните стандартни методи за диагностика на чувствителността и тясно профилираните бързи ДНК-базирани молекулярни тестове са основните пречки за навременното и насочено антибиотично лечение и/или предприемане на своевременни мерки за контрол на инфекциите. Ранното и адекватно лечение е от жизненоважно значение за успешния клиничен резултат. Освен това целевата терапия намалява съпътстващите щети на физиологичната флора и риска от развитие на резистентност.
Фенотипното изследване за антимикробна чувствителност (AST) представлява референтния стандарт и разчита на откриване на растеж или инхибиране на микроорганизмите в присъствието на антибиотик. Въпреки че AST е най-известен и стандартизиран метод за детекция на резистентност, независимо от механизмите на АМР, тези стандартни методи изискват около 1 до 3 дни, за да се даде резултат. Някои ензимни или ДНК-базирани тестове са в състояние да покажат резултат в рамките на 24 часа, но те позволяват определяне на някои специфични механизми за резистентност. Например PCR тестовете, предназначени за откриване на резистентни гени или ензимните тестове, в Грам-отрицателните бактерии, не откриват резистентност към някои антимикробни средства поради различие в механизма на резистентност.
Има новоразработени методи за бързо откриване на антибиотична резистентност въз основа на масспектрометрия (MALDI-TOF MS), както и липидомиката. Тези два подхода позволяват универсално фенотипно AST, което осигурява бърза диференциация между резистентни и чувствителни щамове, независимо от микробните видове, антимикробните средства или основния механизъм на резистентност. В немалко проучвания са изпитани оптималните условия за тестване, водещи до бърз и точен анализ, който лесно може да се извършва мануално от лабораторен персонал, а е подходящ и за автоматизирана лабораторна техника, и едновременното тестване на голям брой антимикробни средства. В допълнение към опростената подготовка на пробите за липиден анализ, се предлага прост и надежден алгоритъм за анализ на данните.
До момента се разчиташе в диагностичните схеми основно на охарактеризиране на конкретни генни локуси, отговорни за антимикробната резистентност (геномика) или на белтъчния състав в мембраните на бактериалните патогени (протеомика), но дойде време да се обърне внимание и на липидомиката или ролята на липидите във физиологията и патологията. Като се има предвид, че хиляди различни липиди присъстват в една клетка и че много от тези липиди участват в модулирането на всички процеси, липидомиката описва и количествено анализира липидите в човешкото тяло, например телесните течности, клетки и тъкани. Липидомиката интегрира тези данни с познаването на техните протеинови цели, т.е. метаболитните ензими и транспортьорите, както и на съответните гени и регулаторните аспекти на тези физиологични системи. Преди всичко, разбирането за клетъчните мембрани е възможно само с изчерпателно разбиране на техният липиден състав.
Липидите са известни като високоенергийни горивни молекули и акумулиращи молекули за клетъчна поддръжка. Освен това липидите са градивните елементи на клетъчните мембрани, осигуряващи на тези мембрани физически характеристики. Всички липиди показват напречни и странични хетерогенности, които са динамични и регулирани от специфични химични и физични механизми, които съставляват липидния метаболизъм. Клетъчните мембрани от своя страна могат да формират динамични платформи, подредени в течност (сфинголипидни-холестеролни рафтове), което дава на липидомиката нова цел в проучванията. В допълнение, много от междинните липидни метаболити изпъляват като втора функция ролята на първични или вторични трансмитери. Синтезът и клирънсът им са под строг регулаторен контрол. И не на последно място, разнообразието от липиди служи за закрепване на протеините и гликаните към мембранните повърхности, като по този начин влияе и регулира техните функции. Най-важен е фактът, че много от широко разпространените болести, които измъчват човечеството, са свързани с липидите. Основни примери са сърдечно-съдови заболявания, свързани със затлъстяването диабет тип-2 и инсулт. Други основни заболявания като рак и Болестта на Алцхаймер също са обвързани с липидния баланс. В допълнение към тези нарушения, има много други заболявания, които са пряко причинени от наследствени дефекти в липидните метаболитни ензими и транспортери, като дефекти в синтеза на холестерола и липидните депа. Липидите също играят важна роля в автоимунните заболявания и действат като (съ)приемници за бактерии, вируси и токсини. Увеличаването на познанията ни за промените, свързани с болестите в липидните модели и интегрирането им с протеомни и геномни данни, ще предостави нови основни биомедицински прозрения; по този начин могат да се очакват широкообхватни възможности за диагностично приложение (прогностична оценка, диагностика и мониторинг), както и за развитието на превенцията и новите терапевтични подходи.
