W czasach kiedy większość dotychczas znanych leków staje się nieskuteczna z powodu wcześniejszych, znacznych nadużyć w ich stosowaniu (co w konsekwencji prowadziło do wykształcenia oporności), zasadnym wydaje się wprowadzenie terapii indywidualnych. Pozornie tego typu leczenie może wydawać się nad wyraz drogie i nieopłacalne, jednak w szerszej skali ma szansę nie tylko pomóc w skutecznej diagnostyce, ale również obniżyć koszty ponoszone przez służbę zdrowia. Bardzo przydatną metodą leczenia w przyszłości może być analiza ludzkiego mikrobiomu.

Już od dłuższego czasu wiadomo, że nie tylko styl życia człowieka wpływa na mikroflorę zamieszkującą jego ciało, ale również ona sama bardzo istotnie oddziałuje na cały organizm ludzki. Określenie tych współzależności może być pomocne w ustalaniu odpowiednich terapii a także przewidzeniu ich potencjalnych skutków.

Prostym przykładem może być mikroflora jelitowa. Nie tylko dostarczane przez człowieka składniki pokarmowe, ale również składniki różnych leków są metabolizowane i przekształcane do substancji prostszych, które bez problemu mogą wnikać do krwi gospodarza. Gorzej wygląda sytuacja kiedy niekorzystnie zmieniona mikroflora jelitowa hamuje wchłanianie danego leku lub przekształca go w związki toksyczne. W tym przypadku, indywidualna analiza mikrobiomu, chociażby przez wykrywanie konkretnych biomarkerów przed podaniem leku mogłaby być bardzo przydatna. Terapia ta sprawdziłaby się zwłaszcza u pacjentów chorych na raka, u których hospitalizacja związana z chemioterapią jest niezwykle droga i nie zawsze skuteczna.

Leczenie spersonalizowane byłoby również pomocne przy leczeniu antybiotykowym, zwłaszcza u pacjentów, u których nie przynosi ono pożądanych skutków i musi być powtarzane.

Spersonalizowana analiza flory może również pomóc przy stosowaniu leków o działaniu miejscowym np. na skórze lub w pochwie, a także w jamie ustnej. Powodzenie terapii może nie tylko zależeć od miejsca aplikacji leku (grubość tkanki, przez którą lek musi przeniknąć, czy jej wilgotność), ale także od miejscowego składu mikroorganizmów. Mogą one bowiem, tak jak w przypadku jelita „pomagać” w terapii lub wręcz jej „przeszkadzać” przez interakcje ze związkami zawartymi w leku i ich metabolizowaniu.

W 2011r. powstał nawet portal internetowy (www.pharmacomicrobiomics.org), który w założeniu ma być potężną bazą opisu interakcji między lekami a mikroorganizmami zamieszkującymi ciało człowieka.

Skład mikroflory a powodzenie operacji zmniejszenia żołądka

Skład ilościowy oraz jakościowy mikroorganizmów u osób otyłych znacznie różni się od mikroflory człowieka szczupłego. Badania Bruce’a Rittmann’a, profesora z  Biodesign Institute w Arizonie, dają nadzieję na zwiększenie skuteczności operacji zmniejszenia żołądka. Zespół profesora zauważył, że skład mikroflory pacjentów z bajpasami żołądka nie jest podobny ani do składu mikroflory osób szczupłych czy otyłych. Okazało się, że po operacji mieli oni znacznie podwyższony poziom populacji Gammaproteobacterii (do których należy m.in. E.coli) w stosunku do dwóch pozostałych grup. Co więcej, zespół wykazał, że istnieją również istotne statystycznie różnice w składzie mikroflory jelitowej pomiędzy pacjentami, u których operacja zmniejszenia żołądka okazała się skuteczna oraz tymi, którzy mimo zabiegu wrócili po jakimś czasie do wysokiej wagi. Być może w przyszłości na podstawie składu mikroorganizmów zamieszkujących jelita będzie można przewidzieć skuteczność operacji, a w konsekwencji może pozwolić to uniknąć kosztów związanych z ewentualnym niepowodzeniem.

Mikroflora jelitowa a rak jelita grubego

Oprócz genetycznych predyspozycji do nowotworzenia, duże znaczenie ma również środowisko i sposób życia człowieka. Od dawna mówi się o wpływie palenia na powstawanie raka płuc, czy promieniowania na rozwój raka skóry. Biorąc pod uwagę, że nie tylko my sami jesteśmy środowiskiem życia dla mikroorganizmów, ale również one same stanowią pewnego rodzaju środowisko dla naszego organizmu, można wysnuć wniosek, że skład ilościowy i jakościowy mikroflory człowieka może być również powiązany ze zwiększoną lub zmniejszoną podatnością do nowotworzenia.

Wykazano, że istnieje związek pomiędzy rakiem jelita grubego, który wg. National Cancer Institute jest czwartym co do częstości diagnozowania nowotworem na świecie, a składem zamieszkującej go flory. Może ona wpływać zarówno na zwiększenie jak i na zmniejszenie podatności na choroby układu pokarmowego, w tym nowotwory. Związane jest to m.in. z regulacją ekspresji genów gospodarza poprzez produkcję metabolitów, które działają np. jako inhibitory deacetylazy histonowej, a także przez zmianę stabilności komórek gospodarza związaną z modulacją stanu zapalnego. Chorzy na raka jelita grubego mają znacznie obniżony poziom bakterii, które produkują maślan w stosunku do osób zdrowych. Maślan tłumi proces nowotworzenia kolonocytów poprzez zaburzanie ich proliferacji oraz promowanie apoptozy.

Jak zaznaczano już wcześniej – sposób życia człowieka wpływa na jego mikroflorę jelitową, w związku z tym poprzez odpowiedni dobór np. diety (probiotyki, prebiotyki) można zmniejszyć prawdopodobieństwo choroby. Taka indywidualna terapia może być przydatna zwłaszcza u osób z tzw. grupy zwiększonego ryzyka rakowego. Eliminacja dodatkowych sprzyjających warunków rozwoju nowotworu zwiększyłaby szanse na życie bez choroby.

Czy to ma sens?

Cały czas aktualne pozostaje pytanie które zadają sobie naukowcy od początku badania mikrobiomu ludzkiego. Czy jego skład ilościowy i jakościowy jest skutkiem czy przyczyną pewnych charakterystycznych zachowań naszego organizmu? Na podstawie dzisiejszej wiedzy można zaryzykować stwierdzenie, że i jedno i drugie. W związku z tym czy możemy zaufać terapii indywidualnej opartej na badaniu mikroflory?

Dla portalu biotechnologia.pl wypowiedział się Ramy Aziz, Adiunkt Mikrobiologii i Immunologii Wydziału Farmaceutycznego na Uniwersytecie Kairskim, właściciel i główny badacz strony pharmacomicrobiomics.org.

„ Odpowiedź brzmi TAK. Jestem całkiem pewien, że w ciągu kilku lat, badania farmakomikrobiomiki będą dotyczyć już niektórych potencjalnych leków.  Początkowo, uruchomienie testów indywidualnej analizy mikrobiomu w sytuacjach niezagrażających życiu wydaje się kosztownym luksusem. Może to być jednak niezbędne, jak w przypadku wykorzystania paracetamolu z lekami o wąskim indeksie terapeutycznym (np. digoksyna) lub lekami o zagrażających życiu działaniach niepożądanych, jak leki przeciwnowotworowe”.

Zespół Ramy Aziz stworzył w 2010 roku artykuł, w którym opisał parę możliwych scenariuszy rozwoju farmakomikrobiomiki zanim to pole badań zaczęło się właściwie rozwijać. Przewidzieli wówczas, że dziedzina ta może się sprawdzić w szukaniu biomarkerów dla niektórych taksonów bakterii, a także badaniu ich składu. Co więcej, może być przydatną analizą metagenomiczną, czy narzędziem do badania genów biomarkerów.

 „W mojej opinii, analizy metaboliczne oparte na sekwencjonowaniu metagenomicznym są znacznie lepsze niż filotypowanie (czyli po prostu wskazują, które klasy bakteryjne tam są).” – podsumował Ramy Aziz.

Z pewnością więc, spersonalizowana terapia w przyszłości może być bardzo przydatnym narzędziem skutecznej diagnostyki. Należy jednak znacznie poszerzyć bazę danych dotyczącą interakcji człowiek-mikrobiom w stanach zdrowia, choroby i przy stosowanych terapiach lekowych.