Исследование, проведенное учеными из Университета Питтсбурга и Йельского университета и опубликованное в журнале Nature Chemistry, показывает, что распространенные бактерии кишечника способны метаболизировать (расщеплять) некоторые пероральные препараты, что потенциально снижает их терапевтическую эффективность. В центре внимания оказались лекарства, воздействующие на клеточные рецепторы, известные как G-белковые рецепторы (GPCR).
Рецепторы GPCR являются мишенью для очень большого числа широко используемых медикаментов. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), более 400 одобренных препаратов нацелены именно на эти рецепторы. С их помощью лечат такие разнообразные состояния, как мигрени, депрессия, диабет 2 типа и рак простаты.
Давно известно, что эффективность лекарств может значительно варьироваться от человека к человеку. На это влияют возраст, генетические особенности, диета и другие факторы. Относительно недавним открытием стало то, что микроорганизмы, населяющие кишечник (микробиом), также играют существенную роль, метаболизируя перорально принимаемые препараты. Бактерии расщепляют лекарства, изменяя их химическую структуру, что может привести к изменению их действенности.
Чтобы выяснить, какие именно кишечные бактерии метаболизируют конкретные лекарства, исследовательская группа в Йельском университете, включавшая Цихао Ву (Qihao Wu), Джейсона Кроуфорда (Jason Crawford), Ноа Палма (Noah Palm) и Эндрю Гудмана (Andrew Goodman), разработала специальную лабораторную методику для быстрого тестирования. Ученые создали синтетическое микробное сообщество, состоящее из 30 распространенных штаммов бактерий, обычно встречающихся в кишечнике человека.
В ходе эксперимента исследователи добавляли по одному 127 различных препаратов, нацеленных на GPCR, в пробирки с созданным бактериальным сообществом. Затем они измеряли, подверглись ли лекарства химическим преобразованиям, и идентифицировали образующиеся в результате соединения.
Результаты показали, что созданная бактериальная смесь метаболизировала 30 из 127 протестированных препаратов. Причем 12 из этих 30 лекарств подверглись интенсивному метаболизму, что означало значительное снижение их исходной концентрации из-за превращения в другие химические соединения. Ярким примером стал илоперидон, используемый для лечения шизофрении и биполярного расстройства I типа. Было обнаружено, что один бактериальный штамм, Morganella morganii, инактивирует илоперидон, трансформируя его в другие вещества. Этот эффект наблюдался как в лабораторных условиях, так и в экспериментах на мышах.
Понимание того, как препараты, нацеленные на GPCR, взаимодействуют с микробиотой кишечника, имеет решающее значение для развития персонализированной медицины. Цихао Ву, первый автор исследования, ныне доцент Фармацевтической школы Питтсбургского университета (начавший эту работу будучи постдокторантом в Йельском университете), подчеркивает: «Это может открыть новые пути для разработки лекарств и оптимизации терапии». Цель состоит в том, чтобы сделать лечение более эффективным и безопасным для каждого конкретного пациента.
Несмотря на полученные данные, Цихао Ву предостерегает, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять влияние этих процессов на людей. Пациентам ни в коем случае не следует прекращать прием или изменять дозировку назначенных лекарств без консультации со своим лечащим врачом.
Хотя данное исследование было сосредоточено на подмножестве препаратов, нацеленных на GPCR, разработанный подход может быть применен к любым химическим веществам, принимаемым перорально. По словам Ву, это открывает возможности для изучения взаимодействий между кишечными бактериями и компонентами пищи. Например, были идентифицированы фитохимические вещества в кукурузе, потенциально влияющие на функцию кишечного барьера, и есть предположения, что микробиом может обеспечивать защиту, обезвреживая эти соединения.
Следующим шагом для лаборатории Ву в Питтсбургском университете станет расшифровка метаболических путей, лежащих в основе этих биотрансформаций лекарств и других соединений. Ожидается, что эти исследования помогут определить стратегии для повышения терапевтической эффективности и безопасности как лекарств, так и пищевых продуктов.
Изображение носит иллюстративный характер
Рецепторы GPCR являются мишенью для очень большого числа широко используемых медикаментов. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), более 400 одобренных препаратов нацелены именно на эти рецепторы. С их помощью лечат такие разнообразные состояния, как мигрени, депрессия, диабет 2 типа и рак простаты.
Давно известно, что эффективность лекарств может значительно варьироваться от человека к человеку. На это влияют возраст, генетические особенности, диета и другие факторы. Относительно недавним открытием стало то, что микроорганизмы, населяющие кишечник (микробиом), также играют существенную роль, метаболизируя перорально принимаемые препараты. Бактерии расщепляют лекарства, изменяя их химическую структуру, что может привести к изменению их действенности.
Чтобы выяснить, какие именно кишечные бактерии метаболизируют конкретные лекарства, исследовательская группа в Йельском университете, включавшая Цихао Ву (Qihao Wu), Джейсона Кроуфорда (Jason Crawford), Ноа Палма (Noah Palm) и Эндрю Гудмана (Andrew Goodman), разработала специальную лабораторную методику для быстрого тестирования. Ученые создали синтетическое микробное сообщество, состоящее из 30 распространенных штаммов бактерий, обычно встречающихся в кишечнике человека.
В ходе эксперимента исследователи добавляли по одному 127 различных препаратов, нацеленных на GPCR, в пробирки с созданным бактериальным сообществом. Затем они измеряли, подверглись ли лекарства химическим преобразованиям, и идентифицировали образующиеся в результате соединения.
Результаты показали, что созданная бактериальная смесь метаболизировала 30 из 127 протестированных препаратов. Причем 12 из этих 30 лекарств подверглись интенсивному метаболизму, что означало значительное снижение их исходной концентрации из-за превращения в другие химические соединения. Ярким примером стал илоперидон, используемый для лечения шизофрении и биполярного расстройства I типа. Было обнаружено, что один бактериальный штамм, Morganella morganii, инактивирует илоперидон, трансформируя его в другие вещества. Этот эффект наблюдался как в лабораторных условиях, так и в экспериментах на мышах.
Понимание того, как препараты, нацеленные на GPCR, взаимодействуют с микробиотой кишечника, имеет решающее значение для развития персонализированной медицины. Цихао Ву, первый автор исследования, ныне доцент Фармацевтической школы Питтсбургского университета (начавший эту работу будучи постдокторантом в Йельском университете), подчеркивает: «Это может открыть новые пути для разработки лекарств и оптимизации терапии». Цель состоит в том, чтобы сделать лечение более эффективным и безопасным для каждого конкретного пациента.
Несмотря на полученные данные, Цихао Ву предостерегает, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять влияние этих процессов на людей. Пациентам ни в коем случае не следует прекращать прием или изменять дозировку назначенных лекарств без консультации со своим лечащим врачом.
Хотя данное исследование было сосредоточено на подмножестве препаратов, нацеленных на GPCR, разработанный подход может быть применен к любым химическим веществам, принимаемым перорально. По словам Ву, это открывает возможности для изучения взаимодействий между кишечными бактериями и компонентами пищи. Например, были идентифицированы фитохимические вещества в кукурузе, потенциально влияющие на функцию кишечного барьера, и есть предположения, что микробиом может обеспечивать защиту, обезвреживая эти соединения.
Следующим шагом для лаборатории Ву в Питтсбургском университете станет расшифровка метаболических путей, лежащих в основе этих биотрансформаций лекарств и других соединений. Ожидается, что эти исследования помогут определить стратегии для повышения терапевтической эффективности и безопасности как лекарств, так и пищевых продуктов.
