Alat visualisasi 3-D baru dapat memungkinkan pengiriman obat yang ditargetkan untuk fibrosis kistik dan kondisi lain – ScienceDaily

Alat visualisasi 3-D baru dapat memungkinkan pengiriman obat yang ditargetkan untuk fibrosis kistik dan kondisi lain – ScienceDaily


Peneliti University of California San Diego telah mengembangkan alat visualisasi spasial 3D pertama untuk memetakan data “‘omics” ke seluruh organ. Alat tersebut membantu peneliti dan dokter memahami efek bahan kimia, seperti metabolit mikroba dan obat-obatan, pada organ yang sakit dalam konteks mikroba yang juga menghuni wilayah tersebut. Pekerjaan tersebut dapat memajukan pengiriman obat yang ditargetkan untuk fibrosis kistik dan kondisi lain di mana obat tidak dapat menembus.

Sebuah tim yang dipimpin oleh Pieter Dorrestein, PhD, profesor di Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences di University of California San Diego dan anggota tim kepemimpinan di UC San Diego Center for Microbiome Innovation, menerbitkan penelitian tersebut pada 19 Oktober di Sel Host & Mikroba.

Setiap sudut dan celah organ manusia memiliki mikrobioma sendiri – mikroorganisme dan gennya yang ada di lingkungan tertentu. Anatomi organ dan lingkungannya (suhu, tingkat pH, ketersediaan nutrisi, dll.) Menentukan mikroorganisme yang ada. Pada gilirannya, mikroorganisme merespons dan memengaruhi keberadaan terapeutik.

“Pemahaman kami tentang variasi spasial dari susunan kimiawi dan mikroba organ manusia masih terbatas,” kata Dorrestein. “Ini sebagian karena ukuran dan variabilitas organ manusia, dan banyaknya data yang kami dapatkan dari studi metabolomik dan genomik.”

Untuk mengatasi tantangan ini, tim Dorrestein mengembangkan alur kerja sumber terbuka untuk memetakan data metabolomik dan mikrobioma ke dalam rekonstruksi organ 3D yang dibangun dari gambar radiologis.

Pertama, para peneliti mengambil paru-paru dari pasien yang menderita fibrosis kistik dan membelahnya. Mereka menganalisis sampel untuk mengetahui keberadaan bakteri, metabolit dan faktor virulensinya (molekul yang menambah efektivitas bakteri dan memungkinkan mereka untuk menjajah ceruk di inang), dan obat apa pun yang diberikan kepada pasien selama pengobatan.

Selanjutnya, Neha Garg, PhD, peneliti postdoctoral di lab Dorrestein pada saat itu, dan Mingxun Wang, seorang mahasiswa pascasarjana di laboratorium UC San Diego Nuno Bandeira, PhD, memodifikasi ekstensi Google Chrome yang ada yang disebut “ili” untuk memvisualisasikan mikrobioma dan distribusi metabolom di seluruh organ.

“Aplikasi ini memungkinkan pengguna untuk memetakan data ke permukaan 2D atau 3D, jadi kami memodifikasi kodenya untuk memungkinkan kami memetakan data kelimpahan tidak hanya ke permukaan, tetapi juga di dalam model,” kata Garg, yang sekarang menjadi asisten profesor. di Georgia Tech.

Untuk memvisualisasikan lokalisasi spasial bakteri dan molekul, tim mendapatkan gambar CT scan paru-paru manusia dan memprosesnya untuk menghasilkan model 3D.

Dengan data “omics” dari paru-paru fibrosis kistik yang ditumpangkan pada paru-paru 3D dalam versi modifikasi “ili,” para peneliti dapat membuat pengamatan penting.

“Kami dapat melihat bahwa salah satu antibiotik yang diberikan kepada pasien sebelum pengambilan jaringan tidak menembus bagian bawah paru-paru – sebuah fenomena yang belum pernah diamati sebelumnya,” kata Garg. “Ini berkorelasi dengan kelimpahan yang lebih tinggi dari patogen terkait fibrosis kistik Achromobacter. Jadi, obat yang berbeda dapat menembus paru-paru secara berbeda, membatasi paparan terhadap dosis efektif. Alat kami memungkinkan peneliti dan dokter untuk memvisualisasikan masalah klinis yang signifikan ini dalam organ manusia untuk pertama kali. Ini berimplikasi pada pengobatan CF dan penyakit lainnya. “

Para peneliti membuat peta sumber terbuka dari 16.379 molekul dan 56 mikroba yang sekarang akan berfungsi sebagai sumber daya bagi para ilmuwan yang meneliti fibrosis kistik dan penyakit terkait paru-paru lainnya.

“Saat studi di masa depan mengungkap lebih banyak tentang mikrobioma dan metabolom, visualisasi spasial mereka akan memberikan cara untuk menyimpulkan signifikansi biologis mereka,” kata Dorrestein. “Lebih lanjut, metodologi yang dikembangkan dapat diperluas ke organ manusia manapun – terutama mereka yang memiliki tumor, yang diketahui terkait dengan mikrobiom unik mereka sendiri.”

Tim berharap bahwa pekerjaan ini akan membantu meningkatkan pengiriman obat yang ditargetkan, yang dapat digunakan untuk memperbaiki penetrasi antibiotik yang buruk.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Toto SGP

Author Image
adminProzen