Профессор молекулярной инженерии Притцкеровского колледжа Кэтрин Наглер изучает микробиом человека как ключевой фактор в лечении аллергии и других заболеваний.
«Микробиом — это удивительный мир внутри мира», — говорит Наглер, профессор кафедры молекулярной инженерии имени Баннинга в Чикагской школе молекулярной инженерии (PME) Чикагского университета. «Это новая область исследований, и мы только начинаем изучать её».
Понимание взаимосвязи между бактериями и иммунной системой.
Ее успех, возможно, объясняется тем, что она почти совсем избежала карьеры в науке. На самом деле, Наглер чуть было не стала художницей. В подростковом возрасте ее приняли в престижную Высшую школу искусства и дизайна в Нью-Йорке. В последний момент она решила отказаться. Вместо этого она поступила в среднюю школу имени Джона Дьюи и записалась на курс биологии.
«И с тех пор я увлеклась биологией, — сказала она. — Я всегда считала себя творческой личностью, но обнаружила, что открытия в биологии так же творческие, как и живопись. И с тех пор мой подход к науке именно такой: быть креативным и не бояться открывать новые горизонты. Это всегда делает науку интересной для меня».
В 1990-х годах, будучи молодым исследователем в Гарвардской медицинской школе, она изучала механизмы, регулирующие толерантность к пищевым антигенам — почему определенные продукты могут вызывать определенные реакции в организме. Затем она перешла к изучению воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК), которые первоначально считались аутоиммунным расстройством. Но вскоре исследователи начали обнаруживать, что ВЗК — это иммунный ответ, направленный против резидентных бактерий.
Фактически, они обнаружили, что определенный вид бактерий, называемых комменсальными бактериями, взаимодействует с иммунной системой организма, защищая его и предотвращая колонизацию патогенами. «Мы начали понимать, что в нашем кишечнике существует огромный мир комменсальных бактерий», — сказала Наглер.
Она задалась вопросом, не являются ли пищевые аллергии также следствием реакции иммунной системы на комменсальные бактерии, и в 2004 году она и ее коллеги опубликовали одну из первых статей, показавших, что иммунная система регулируется микробиотой в кишечнике.
Она идентифицировала класс бактерий, называемых клостридиями , которые продуцируют бутират — короткоцепочечную жирную кислоту, важную для создания здорового микробного сообщества в кишечнике.
«Их называют миротворцами кишечника», — сказала Наглер. Она обнаружила, что один из видов этих бактерий, Anaerostipes caccae , по-видимому, защищает от аллергических реакций, когда присутствует в кишечнике.
Однако для того, чтобы эти бактерии попали в кишечник, недостаточно просто проглотить таблетку: пероральный прием не приводит к их колонизации там, где они необходимы — в тонком и толстом кишечнике.
Внедрение новых методов лечения для пациентов
Вооружившись этими знаниями, Наглер объединился с профессором Джефри Хабеллом для разработки полимерной системы, которая самоорганизуется в мицеллы, способные защищать и стабилизировать бутират и медленно высвобождать его в нижние отделы желудочно-кишечного тракта, где бактерии вырабатывают бутират у здоровых людей. Эта терапия, по сути, закрывает доступ аллергенов в кровообращение организма.
Компания ClostraBio, основанная ими для коммерциализации этой технологии, недавно завершила раунд финансирования серии А, что позволит им провести необходимую работу для перехода к клиническим испытаниям этой терапии.
В конечном итоге компания планирует использовать полимерную систему в качестве платформы, к которой можно будет присоединять другие метаболиты для стабилизации микробиома новыми способами.
«Образ жизни XXI века истощил запасы защитных бактерий в кишечнике», — сказала она. «Это приводит не только к пищевой аллергии, но и ко многим другим хроническим неинфекционным заболеваниям, включая воспалительные заболевания кишечника и даже такие состояния, как аутизм и рассеянный склероз. Я хочу увидеть этот препарат в лечении пациентов. Это может стать способом лечения аллергии и, наконец, принести облегчение миллионам людей».
Наглер поступила в Чикагский университет в 2009 году из-за его сильных сторон в области исследований микробиома, и считает подход Притцкеровской школы молекулярной инженерии особенно плодотворным для своей работы.
«Здесь все хотят представить результаты своей работы миру и решать проблемы, — сказала она. — Я готова продолжать учиться новому и заниматься научными открытиями. Я так же полна энтузиазма сейчас, как и во время учебы в аспирантуре».
