ผู้คนนับล้านในสหรัฐอเมริกาและทั่วโลกต้องทนทุกข์ทรมานจากการติดเชื้อทางเดินปัสสาวะทุกปี บางกลุ่มโดยเฉพาะมีแนวโน้มที่จะเป็นโรคติดเชื้อทางเดินปัสสาวะเรื้อรังรวมทั้งสตรี ผู้สูงอายุ และทหารผ่านศึกบางส่วน
โดยทั่วไปการติดเชื้อเหล่านี้จะได้รับการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะ แต่ใช้ยาเหล่านี้มากเกินไปสามารถทำให้จุลินทรีย์ที่เป็นเป้าหมายต้านทานและลดประสิทธิภาพของยาได้
เพื่อแก้ปัญหาโรคติดเชื้อทางเดินปัสสาวะเรื้อรังและการดื้อยาปฏิชีวนะ เราได้รวมความเชี่ยวชาญของเราเข้าด้วยกันในจุลชีววิทยา และวิศวกรรมศาสตร์เพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตที่เป็นแหล่งรวมสายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์โดยเฉพาะอี. โคไล- การวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าแบคทีเรีย 'ดี' ที่ถูกปล่อยออกมาจากวัสดุชีวภาพนี้สามารถแข่งขันกับแบคทีเรียที่ 'ไม่ดี' เพื่อหาสารอาหารและเอาชนะได้ ซึ่งช่วยลดจำนวนจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคได้อย่างมาก
ด้วยการพัฒนาเพิ่มเติม เราเชื่อว่าเทคนิคนี้สามารถช่วยจัดการระบบทางเดินปัสสาวะที่เกิดซ้ำซึ่งไม่ตอบสนองต่อยาปฏิชีวนะได้
นำแบคทีเรียเข้าสู่กระเพาะปัสสาวะ
สำหรับจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในมนุษย์ สารอาหารนั้นมีจำกัด และการมีอยู่ของสารอาหารจะแตกต่างกันไปตามส่วนต่างๆ ของร่างกาย แบคทีเรียก็ต้องแข่งขันกับจุลินทรีย์อื่นและโฮสต์เพื่อให้ได้สารอาหารที่จำเป็น
แบคทีเรียที่เป็นประโยชน์สามารถรับสารอาหารที่มีอยู่ได้หยุดหรือชะลอการเติบโตของแบคทีเรียที่เป็นอันตราย- เมื่อแบคทีเรียที่เป็นอันตรายขาดสารอาหารที่สำคัญ พวกมันจะไม่สามารถเข้าถึงจำนวนที่สูงพอที่จะทำให้เกิดโรคได้
การส่งแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ไปยังกระเพาะปัสสาวะเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดโรคอุจจาระร่วง ประการแรก แบคทีเรียที่เป็นประโยชน์เหล่านี้สามารถตั้งรกรากตามธรรมชาติเฉพาะในคนที่เป็นเช่นนั้นเท่านั้นไม่สามารถทำให้กระเพาะปัสสาวะหมดได้ภาวะที่เรียกว่าการเก็บปัสสาวะ แม้แต่ในผู้ป่วยเหล่านี้ ระยะเวลาที่แบคทีเรียเหล่านี้สามารถตั้งรกรากในกระเพาะปัสสาวะก็แตกต่างกันไปมาก
วิธีการส่งแบคทีเรียไปยังกระเพาะปัสสาวะในปัจจุบันเป็นวิธีการที่รุกรานและจำเป็นการใส่สายสวนซ้ำ- แม้ว่าแบคทีเรียจะถูกปล่อยลงสู่กระเพาะปัสสาวะได้สำเร็จก็ตามปัสสาวะจะชะล้างจุลินทรีย์เหล่านี้ออกไปเพราะไม่สามารถเกาะผนังกระเพาะปัสสาวะได้
วัสดุชีวภาพในการรักษาโรคอุจจาระร่วง
เนื่องจากแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ไม่สามารถเกาะติดและอยู่รอดในกระเพาะปัสสาวะได้นาน เราจึงพัฒนาวัสดุชีวภาพที่สามารถค่อยๆ ปล่อยแบคทีเรียในกระเพาะปัสสาวะเมื่อเวลาผ่านไป
วัสดุชีวภาพของเราประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตอี. โคไลฝังอยู่ในโครงสร้างเมทริกซ์ทำจากเจล มันมีลักษณะคล้ายเยลลี่ชิ้นเล็กกว่าหยดน้ำประมาณ 500 เท่า และสามารถปล่อยแบคทีเรียในกระเพาะปัสสาวะได้นานถึงสองสัปดาห์ ด้วยการส่งแบคทีเรียผ่านวัสดุชีวภาพ เราเอาชนะความจำเป็นที่แบคทีเรียจะเกาะติดกับกระเพาะปัสสาวะเพื่อให้คงอยู่ในอวัยวะได้
เราทดสอบวัสดุชีวภาพของเราโดยการใส่ลงในปัสสาวะของมนุษย์ในจานเพาะเชื้อ และปล่อยให้สัมผัสกับแบคทีเรียก่อโรคที่ทำให้เกิดการติดเชื้อในทางเดินอาหาร ผลลัพธ์ของเราพบว่าเมื่อผสมในอัตราส่วน 50:50 จะได้อี. โคไลแซงหน้าแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคอุจจาระร่วงโดยเพิ่มขึ้นเป็นประมาณร้อยละ 85 ของประชากรทั้งหมด
เมื่อเราเพิ่มมากขึ้นอี. โคไลกว่าแบคทีเรียที่ก่อให้เกิด UTI ซึ่งเป็นสิ่งที่เราคาดการณ์ไว้สำหรับการพัฒนาและทดสอบในอนาคตสัดส่วนของอี. โคไลเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่าร้อยละ 99 ของประชากร โดยพื้นฐานแล้วกำจัดแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคอุจจาระร่วง ยิ่งไปกว่านั้น วัสดุชีวภาพยังคงปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องอี. โคไลนานถึงสองสัปดาห์ในปัสสาวะของมนุษย์
การค้นพบของเราชี้ให้เห็นว่าอีโคไลสามารถเกาะติดและอยู่รอดได้ในกระเพาะปัสสาวะเป็นระยะเวลานานและลดการเติบโตได้สำเร็จของแบคทีเรียหลายชนิดที่ทำให้เกิดโรคอุจจาระร่วง
การปรับปรุงวัสดุชีวภาพ
การค้นพบของเราแสดงให้เห็นว่าอี. โคไลไม่เพียงแต่สามารถควบคุมแบคทีเรียที่เป็นอันตรายเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดด้วยแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคได้หลากหลายในมนุษย์และสัตว์ ซึ่งหมายความว่านักวิทยาศาสตร์อาจไม่จำเป็นต้องระบุแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ประเภทต่างๆ เพื่อควบคุมเชื้อโรคแต่ละชนิด และยังมีแบคทีเรียอีกมากมายที่สามารถทำให้เกิดโรคติดเชื้อทางเดินปัสสาวะได้
ขณะนี้ทีมงานของเรากำลังประเมินว่าวัสดุชีวภาพของเราสามารถรักษาโรคติดเชื้อทางเดินปัสสาวะในหนูได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด นอกจากนี้เรายังพยายามระบุสารอาหารเฉพาะที่แบคทีเรียที่เป็นประโยชน์และแบคทีเรียที่เป็นอันตรายแข่งขันกัน และปัจจัยใดที่อาจช่วยให้แบคทีเรียที่มีประโยชน์ได้รับชัยชนะ เราสามารถเติมสารอาหารเหล่านี้ลงในวัสดุชีวภาพของเราเพื่อจะปล่อยหรือระงับไว้ได้
การวิจัยนี้ยังอยู่ในระยะเริ่มต้น และการใช้งานทางคลินิกยังไม่ได้รับการพัฒนา ดังนั้น หากเข้าถึงผู้ป่วยได้ ก็จะเป็นไปได้ด้วยดีในอนาคต เราหวังว่าเทคโนโลยีของเราจะได้รับการขัดเกลาและประยุกต์ใช้เพื่อควบคุมการติดเชื้อแบคทีเรียอื่นๆ และบางส่วนมะเร็งที่เกิดจากแบคทีเรีย-
ซาร์กูรู ซูบาช, รองศาสตราจารย์,มหาวิทยาลัยเท็กซัส A&M
บทความนี้เผยแพร่ซ้ำจากการสนทนาภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่านบทความต้นฉบับ-
