Παραμένει μυστήριο γιατί ο άνθρωπος μολύνεται από κάποια βακτηριακά ή ιικά παθογόνα σχετικά εύκολα, ενώ στα ζώα που έχουν πολύ παρόμοιους ιστούς και ανοσολογικές λειτουργίες αυτό δεν συμβαίνει. Αυτό το χάσμα είναι επίσης ο λόγος για τον οποίο οι ερευνητές συχνά αντιμετωπίζουν προβλήματα στις προσπάθειές τους να διαμορφώσουν παθογόνες ασθένειες σε ζωικά μοντέλα, όπως τα ποντίκια, και γιατί τα φάρμακα που αναπτύσσονται χρησιμοποιώντας αυτή την προσέγγιση συχνά αποτυγχάνουν στους ανθρώπους.
Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα ειδικών ειδών διαφορών στην ανεκτικότητα σε λοίμωξη μπορεί να διαπιστωθεί στα εντεροαιμορραγικά βακτήρια E. coli (EHEC), τα οποία ευθύνονται για περισσότερες από 100.000 μολύνσεις ετησίως μόνο στις ΗΠΑ και την αιτία αιμορραγικής διάρροιας διατροφική διάρροια), κολίτιδα και αιμολυτικό ουραιμικό σύνδρομο (HUS) – μια σοβαρή κατάσταση που προκαλεί την αποτυχία των νεφρών αφού συναντήσουν την τοξίνη Shiga της EHEC. Για χρόνια είναι γνωστό ότι απαιτούνται 100.000 φορές μεγαλύτεροι αριθμοί παθογόνων βακτηρίων EHEC για να μολύνουν ποντίκια σε σύγκριση με τους ανθρώπους και ότι τα ποντίκια δεν αναπτύσσουν συμπτώματα της νόσου εκτός εάν τα ζώα αναπτύσσονται υπό ειδικές συνθήκες χωρίς βλαστικά κύτταρα στις οποίες λείπει ένα φυσιολογικό μικροβιακό σύνδρομο.
Μια πολυεπιστημονική ομάδα βιολογικών μηχανικών, μικροβιολόγων και βιολόγων συστημάτων στο Ινστιτούτο Βιολογικών Εμπνευσμένων Μηχανικών του Χάρβαρντ που εργάζεται για το έργο «Τεχνολογίες για φιλοσοφία ανθεκτικότητας» που υποστηρίζεται από το Ινστιτούτο και το οποίο αποσκοπεί στην αποκάλυψη των αιτιών ανοχής σε μόλυνση που εκδηλώνεται από ορισμένα άτομα ή είδη, έχει πλέον καταφέρει να μοντελοποιήσει μόλυνση ανθρώπινου παχέος εντέρου με EHEC in vitro χρησιμοποιώντας μία συσκευή καλλιέργειας μικρο-ρευστού οργάνου-σε-τσιπ (όργανο τσιπ). Παραδόξως, η προσέγγισή τους επέτρεψε την ταυτοποίηση των βασικών διαφορών μεταξύ των μεταβολιτών που παράγονται από τις σύνθετες κοινότητες των συναφών βακτηρίων που περιλαμβάνουν το μικροβιοκτόνο που υπάρχει στο ποντίκι έναντι του ανθρώπινου παχέος εντέρου. Διαπίστωσαν ότι τέσσερις μεταβολίτες που παράγονται σε υψηλότερα επίπεδα από το μικροβιοκτόνο του ανθρώπινου εντέρου μπορούν να βοηθήσουν στην εξήγηση της αυξημένης ευαισθησίας του ανθρώπινου πρωκτού προς το EHEC. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Microbiome .
“Συχνά υπάρχουν τεράστιες διαφορές στην ευαισθησία μεταξύ του ανθρώπινου εντέρου και αυτού τουποντικιού όταν προκαλείται με το ίδιο παθογόνο και προηγούμενες εργασίες που έδειξαν ότι μερικές από αυτές τις διαφορές στην ανοχή σε λοίμωξη μπορούν να εξηγηθούν από διαφορές στο μικροβιοκτόνο του εντέρου μεταξύ αυτών των ειδών », δήλωσε ο διευθυντής του Ιδρύματος Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης. “Για να επιτεθεί αυτό το πρόβλημα άμεσα, χρησιμοποιήσαμε την τεχνολογία μας για τον ανθρώπινο οργανισμό Chip και το συνδυάσαμε με μικροβιακούς μεταβολίτες που παράγονται σε βιοαντιδραστήρες, καθώς και με μεταβολική ανάλυση, για να αποκτήσουμε μια εικόνα για τη μοριακή βάση αυτής της ειδικής διαφοράς ευαισθησίας στην EHEC”.