Нововведение возникло в связи с тем, что растущее беспокойство общественности по поводу устойчивости к антибиотикам побудило McDonald’s, Tyson Foods и других промышленных гигантов объявить о значительном сокращении использования антибиотиков в производстве мяса. Около 80 процентов антибиотиков в Соединенных Штатах используются фермерами, поскольку они защищают от болезней и ускоряют набор веса многих сельскохозяйственных животных.Чрезмерное использование антибиотиков в сельском хозяйстве и медицине вызвало кризис общественного здравоохранения, связанный с лекарственно-устойчивыми инфекциями, такими как золотистый стафилококк с множественной лекарственной устойчивостью (MRSA) и «плотоядные бактерии».«Вы действительно не можете контролировать насекомых вечно; они всегда будут изобретать способ победить ваши лекарства», — говорит Марк Кук, профессор зоотехники и предприниматель.
Текущая работа Кука сосредоточена на фундаментальном иммунном «выключателе», называемом интерлейкином 10 или IL-10, которым манипулируют бактерии и многие другие патогены для поражения иммунной системы во время инфекции. Он и научный сотрудник зоотехники Джордан Сэнд научились отключать этот переключатель в кишечнике, месте основных инфекций сельскохозяйственных животных, таких как диарейный кокцидиоз.
Кук вакцинирует кур-несушек для выработки антител к IL-10. Курицы помещают антитела в яйца, которые затем распыляются на корм животных, которых они хотят защитить.
Антитело нейтрализует выключатель IL-10 у этих животных, позволяя их иммунной системе лучше бороться с болезнью.В экспериментах с 300000 цыплят те, которые ели материал, несущий антитела, были полностью защищены от кокцидиоза.
Также многообещающими являются более мелкие тесты с более крупными животными. Дэн Шефер, профессор зоотехники, и его научный сотрудник Митч Шефер вдвое снизили уровень респираторных заболеваний крупного рогатого скота у бычков, скармливая им антитело к IL-10 в течение 14 дней.«Это очень заманчивый ранний результат», — говорит Дэн Шефер. «Респираторные заболевания крупного рогатого скота — это риск номер один для здоровья коров, попадающих в неволи». Он планирует более крупное испытание в сотрудничестве с коллегами из других университетов.
Шейла МакГирк, профессор медицинских наук в Школе ветеринарной медицины, провела тест на новорожденных молочных телят, обнаружив, что среди телят, которые употребляли антитела в течение 10 дней, вдвое меньше респираторных заболеваний, по сравнению с теми, кто этого не делал. У обработанных телят также наблюдалось меньшее выделение Cryptosporidium parvum, простейшего, вызывающего диарею, хотя эта тенденция не была статистически значимой.«Эти заболевания вызывают долгосрочные нарушения воспроизводства, продуктивности и роста домашнего скота», — говорит МакГирк. «Пораженные животные неоптимальны по здоровью, продуктивности и рентабельности.
Иметь что-то доступное, безопасное и неантибиотическое, которое контролирует эти очень важные заболевания, — это просто потрясающе. Мы стремимся изучить это дальше».
За последние несколько лет ученые узнали, что большая группа патогенов, включая бактерии, одноклеточные и многоклеточные паразиты, простейшие и даже некоторые вирусы, вырабатывают химическое вещество, называемое фактором торможения миграции макрофагов, или MIF, которое активирует ИЛ- 10 механизм отключения иммунной системы животного-хозяина. «Очевидно, это возникло глубоко в эволюционном прошлом, и это полное пиратство иммунной системы», — говорит Санд.«Люди манипулировали иммунной системой на протяжении десятилетий, но мы делаем это через кишечник. Никто не делал этого раньше», — говорит Кук.
Кук и Сэнд, которые работают над системой IL-10 с 2011 года, создают Ab E Discovery LLC для коммерциализации своих исследований. Один из четырех патентов, которые они подали через Исследовательский фонд выпускников Висконсина, был только что выдан, и WARF предоставил изобретателям грант в размере 100 000 долларов США на разработку технологии замены антибиотиков.Ранее Кук основал компанию Isomark LLC, которая занимается разработкой технологии раннего обнаружения инфекции дыхания человека.Выгоды от сокращения использования антибиотиков на фермах должны распространяться на семьи рабочих и широкие слои населения.
Санд отмечает, что значительно больше людей, работающих на традиционных птицеводческих фермах, являются носителями патогенов с множественной лекарственной устойчивостью, чем те, кто работает на фермах без антибиотиков.Кук говорит, что неантибиотический метод предотвращения отключения иммунной системы патогенами гораздо менее способствует устойчивости, чем нынешнее рутинное кормление антибиотиками. «Мы не сосредоточены на патогенах.
Мы сосредоточены на том, что они пытаются сделать с иммунной системой. Мы получаем обнадеживающие данные от молочных продуктов и говядины. Мы провели эксперименты с участием 300 000 кур на коммерческих фермах, половина из которых получала этот продукт.
Мы знаем, что это работает. Рынок заинтересован, и теперь речь идет о создании продукта ».