Odkrycie kluczowych czynników przewlekłego zapalenia

Prowadzony przez Charité – Uniwersytet Medyczny w Berlinie, międzynarodowy zespół badawczy, planuje opracować spersonalizowaną strategię przewidywania rozwoju chorób niezakaźnych, u których podstawy leży przewlekły stan zapalny. Konsorcjum określi indywidualny wpływ nawyków żywieniowych na mikrobiom, metabolom i układ odpornościowy, a wszystko to dzięki algorytmom sztucznej inteligencji. W Polsce projekt poprowadzą firma Sanprobi wespół z Pomorskim Uniwersytetem Medycznym w Szczecinie.

Czy stan zapalny jest przyczyną chorób?

Niezdrowy styl życia, w tym prozapalna dieta typu zachodniego, brak aktywności fizycznej, stres związany z pracą i inne czynniki środowiskowe mają duży wpływ na nasze zdrowie. Pod nazwą „exposome” udowodniono, że w dużej mierze napędzają one przewlekły stan zapalny, co ostatecznie prowadzi do dysfunkcji narządów i objawów klinicznych, takich jak otyłość, przewlekła choroba nerek, choroba sercowo-naczyniowa, cukrzyca typu 2 i uszkodzenia mózgu. Aby zapobiegać tym chorobom, konieczna jest identyfikacja indywidualnych biomarkerów ryzyka i odporności na przewlekłe stany zapalne już w fazie przedobjawowej.

Jelita kontrolują regulację odpowiedzi zapalnej, a nawyki żywieniowe okazały się najistotniejszym czynnikiem wpływającym na przejście od zdrowia do choroby, połączenie diety, mikrobioty i odpowiedzi gospodarza jest więc kluczowe dla odkrycia czynników przewlekłego zapalenia. Mimo to, tzw. oś dieta-mikrobiom-immunometabolizm wciąż stanowi „ślepy zaułek zbliżającej się choroby”. 

Koordynowany przez Charité projekt badawczy „IMMEDIATE” (ang. Imminent Disease Prediction and Prevention at the Environment Host Interface) zamierza zbadać tę oś jako czujnik przejścia ze stanu zdrowia w proces chorobowy. Może to pogłębić zrozumienie mechanizmów i ścieżek molekularnych leżących u podstaw choroby, a ostatecznie zapewnić nowe strategie i narzędzia prewencyjne.

Jak zapobiec chorobom cywilizacyjnym?

Wiele czynników środowiskowych, które napędzają przewlekły stan zapalny, a tym samym większość chorób niezakaźnych, można modyfikować, co korzystnie wpłynie na zdrowie człowieka. Jednak nadal w większości przypadków służba zdrowia działa jedynie na powierzchni choroby, a obywatele zazwyczaj nie szukają pomocy medycznej, zanim dysfunkcja narządu nie spowoduje konkretnych objawów klinicznych. Trudno też stworzyć indywidualny profil ryzyka zachorowania na daną chorobę, posiłkując się jedynie znanymi czynnikami, takimi jak wiek, płeć, BMI, palenie papierosów itp. Badania prowadzone przez Uniwersytet Medyczny w Berlinie mogą stworzyć podwaliny do określania dokładniejszych profili ryzyka/odporności na choroby.  

„Ten ślepy zaułek, czyli etap przed chorobą, to czas, kiedy prawdopodobnie możemy jeszcze zapobiec uszkodzeniu narządów końcowej i klinicznej chorobie, poprzez odpowiednie interwencje, w tym modyfikacje diety i stylu życia. Zbadamy go, wykorzystując najnowocześniejsze technologie omiczne w połączeniu z dużą liczbą danych klinicznych i biopierwiastków z trwających, obserwacyjnych badań kohortowych.” – powiedział prof. Friedemann Paul, koordynator projektu IMMEDIATE w Charité – Uniwersytecie Medycznym w Berlinie.

Klinika, omika, bioinformatyka

Jak zbadać połączony wpływ stylu życia, odżywiania, wykonywanego zawodu, czynników społecznych, psychospołecznych i genetycznych na ryzyko choroby? Można to zrobić jedynie w badaniach przeprowadzonych na dużych, statystycznie reprezentatywnych kohortach i przez długi czas.

W tym celu badanie IMMEDIATE będzie wykorzystywało następujące metody:

  • najnowocześniejsze technologie -omiczne (tj. metagenomikę, metabolomikę),
  • dane kliniczne badań obserwacyjnych u osób zdrowych jak i osobników z grup ryzyka, znajdujących się w stadium „przed chorobą”, w tym kohorty biorców przeszczepu nerki, u których czynność narządu została przywrócona. Każda z tych grup cechuje się odmiennymi modulatorami środowiskowymi, w tym nawykami żywieniowymi. 
  • identyfikację biomarkerów pochodzenia klinicznego i -omicznego  – dzięki zastosowaniu algorytmów sztucznej inteligencji, które wygenerują spersonalizowany wynik oceny ryzyka rozwoju przewlekłego stanu zapalnego, a tym samym umożliwią lepsze przewidywanie indywidualnego ryzyka przejścia ze zdrowia w stan chorobowy.

Konsorcjum IMMEDIATE we współpracy z organizacjami pacjenckimi opracują aplikacje mobilne, które umożliwią translację wyników tych interwencji zdrowotnych. Dzięki temu pacjenci będą mogli samodzielnie zarządzać własnym zdrowiem. „Wraz ze zmianami w społeczeństwie i środowisku, potrzebujemy nowatorskich strategii prewencyjnych, aby zachować zdrowie” – dodaje prof. Paul. „Poszerzając ogólne zrozumienie przewlekłego zapalenia i przejścia od zdrowia do choroby, staramy się zapewnić obywatelom spersonalizowane wskazówki zdrowotne i innowacyjne narzędzia technologiczne, aby zmniejszyć ryzyko rozwoju chorób przewlekłych”.

Szczecin w akcji

Kierownikiem naukowym projektu z ramienia Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie jest prof. dr hab. n. med.  Karolina Skonieczna-Żydecka. Wraz z 10 osobowym zespołem pani profesor przeprowadzi badanie interwencyjne z zastosowaniem tzw. nowej żywności, którą jest pasteryzowana bakteria Akkermansia muciniphila o silnych właściwościach immunokompetentnych. Badanie ma ocenić skuteczność nieinwazyjnej terapii dla homeostazy biomarkerów klinicznych i zachowania dobrego samopoczucia. Do projektu zaproszeni będą pracownicy ochrony zdrowia: lekarze, pielęgniarki i ratownicy medyczni pracujący w systemie zmianowym, a więc osoby, które doświadczają przewlekłego stresu.

W laboratorium Sanprobi zostaną wykonane nowoczesne badania mikrobiomu, metabolomu, immunomu i bariery jelitowej uczestników badania, które wykażą zależności pomiędzy stresem a suplementacją Akkermansia muciniphila. Dane te będą podwaliną do analizy przeprowadzonej przez ekspertów klinicznych i specjalistów w dziedzinie multiomiki i statystyki. Pozwoli to wyjaśnić zarówno mechanizm działania bakterii, jak i przewidywany efekt kliniczny.

W projekcie, oprócz polskich instytucji, uczestniczy 12 partnerów z Europy, Wielkiej Brytanii i Izraela. Projekt jest finansowany z programu ramowego Unii Europejskiej w zakresie badań i innowacji „Horyzont Europa”, a jego całkowity budżet wynosi 6,2 mln euro w ciągu najbliższych czterech lat.

PARTNERZY PROJEKTU:

Belgia: The Akkermansia Company

Niemcy: Charité – Universitätsmedizin Berlin, Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin, Universitätsklinikum Erlangen, Universitätsklinikum Essen, Bundesverband Niere e.V., EURICE – European Research and Project Office GmbH

Izrael: Weizmann Institute of Science

Włochy: Zadig srl

Polska: Sanprobi sp. z o.o. sp.k, Pomorski Uniwersytet Medyczny w Szczecinie 

Wielka Brytania: Imperial College of Science, Technology and Medicine