Επιστήμονες ανακάλυψαν την «Αχίλλειο πτέρνα» σε θανατηφόρα υπερβακτήρια
Τα ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτήρια μπορεί να έχουν μια «Αχίλλειο πτέρνα»: ένα μοναδικό μόριο σακχάρου που βρίσκεται μόνο στην εξωτερική επιφάνεια των βακτηριακών κυττάρων.
Η στόχευση αυτού του μορίου μπορεί να καταστήσει τα βακτήρια ευάλωτα στο ανοσοποιητικό σύστημα, το οποίο στη συνέχεια μπορεί να καταστρέψει τα μικρόβια και να καθαρίσει τις λοιμώξεις, όπως δείχνουν πρόσφατες έρευνες σε ποντίκια.
Εάν το ίδιο αποτέλεσμα μπορέσει να αποδειχθεί σε ανθρώπους, η στόχευση αυτού του μορίου σακχάρου θα μπορούσε να προσφέρει μια νέα προσέγγιση για την αντιμετώπιση μιας ευρείας γκάμας υπερβακτηρίων – συμπεριλαμβανομένων διαβόητων ειδών όπως η Acinetobacter baumannii, η Helicobacter pylori και η Campylobacter jejuni. Αυτό αναφέρεται από τους ερευνητές πίσω από τη μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στις 4 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Nature Chemical Biology.
«Το επόμενο στάδιο στην ανάπτυξη αυτής της ιδέας είναι η παραγωγή ενός αντισώματος κατάλληλου για χρήση σε ανθρώπους», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Ethan Goddard-Borger, ο οποίος μελετά το ρόλο των σακχάρων που ονομάζονται γλυκάνες στην ασθένεια στο Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research στην Αυστραλία.
Αυτό θα περιλάμβανε είτε την «ανθρωποποίηση» του αντισώματος που χρησιμοποιήθηκε στη μελέτη σε ποντίκια είτε τον εντοπισμό ενός ανθρώπινου ισοδύναμου που είναι εξίσου ισχυρό, δήλωσε ο Goddard-Borger στο Live Science μέσω email.
Σάκχαρα στα υπερβακτήρια
Τα ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτήρια αποτελούν κρίσιμη απειλή παγκοσμίως, και τα Gram-αρνητικά βακτήρια είναι ιδιαίτερο πρόβλημα. Τα βακτήρια αυτής της ομάδας διαθέτουν σκληρά προστατευτικά στρώματα που τα καθιστούν ιδιαίτερα δύσκολο να αντιμετωπιστούν με πολλά υπάρχοντα φάρμακα. Τα παθογόνα A. baumannii, H. pylori και C. jejuni ανήκουν σε αυτή την ομάδα.
Αυτά τα βακτήρια συχνά χρησιμοποιούν ένα «μανδύα σακχάρων» για να τα βοηθήσει να αποφύγουν το ανοσοποιητικό σύστημα και να αντιστέκονται στις επιπτώσεις των αντιβιοτικών. Ο μανδύας σακχάρων ουσιαστικά μιμείται τα σάκχαρα που παρατηρούνται σε ανθρώπινα κύτταρα, εξαπατώντας το ανοσοποιητικό σύστημα να αγνοήσει τα βακτήρια.
Προηγούμενες έρευνες έδειξαν ότι ένα σάκχαρο που ονομάζεται ψευδοαμινικό οξύ (Pse) βρίσκεται αποκλειστικά στην εξωτερική επιφάνεια των βακτηριακών κυττάρων και ότι διαφέρει σημαντικά από τα σάκχαρα που βρίσκονται σε ανθρώπινα κύτταρα. Θεωρητικά, αυτό θα μπορούσε να κάνει το Pse έναν ασφαλή τρόπο στόχευσης λοιμώξεων που αντιστέκονται στα αντιβιοτικά, βοηθώντας στην επισήμανση των βακτηρίων ως «ξένων» ώστε το ανοσοποιητικό σύστημα να τα επιτεθεί.
Ωστόσο, προηγούμενες έρευνες ήταν περιορισμένες, καθώς οι επιστήμονες δυσκολεύονταν να εξάγουν αρκετό από το σάκχαρο για να το μελετήσουν αποτελεσματικά. Έτσι, στη νέα μελέτη, οι ερευνητές δημιούργησαν μόρια σακχάρου Pse στο εργαστήριο.
Χρησιμοποίησαν τα κατά παραγγελία μόρια για να αναπτύξουν εξειδικευμένες πρωτεΐνες που προσκολλώνται σε αυτά. Αυτές οι πρωτεΐνες, που ονομάζονται μονοκλωνικά αντισώματα, λειτουργούν σαν ένα εξαιρετικά ειδικό βιολογικό σύστημα στόχευσης, σχεδιασμένο να εντοπίζει τα σάκχαρα Pse.
Σε εργαστηριακά πειράματα, η ομάδα δοκίμασε αυτά τα αντισώματα έναντι των H. pylori, C. jejuni και A. baumannii και διαπίστωσε ότι συνδέονταν σφιχτά με το Pse σε όλα αυτά τα βακτηριακά είδη. Τα αντισώματα λειτούργησαν ακόμη και όταν τα σάκχαρα διέφεραν στη δομή μεταξύ των βακτηρίων.
Στη συνέχεια, δοκίμασαν τα σάκχαρα σε ποντίκια με ανθεκτικές στα αντιβιοτικά λοιμώξεις A. baumannii. Διαπίστωσαν ότι η σήμανση του Pse με αντισώματα καθιστούσε τις λοιμώξεις ορατές στο ανοσοποιητικό σύστημα, επιτρέποντας στα ανοσοκύτταρα να εντοπίσουν, να καταβροχθίσουν και να καταστρέψουν τα βακτήρια.
Σε ένα πείραμα, 10 ποντίκια που δεν έλαβαν τα αντισώματα πέθαναν από τις λοιμώξεις τους εντός μιας ημέρας. Τα ποντίκια που έλαβαν θεραπεία με τα αντισώματα είχαν 100% επιβίωση για μια ολόκληρη εβδομάδα παρακολούθησης.
Μια νέα προσέγγιση για την καταπολέμηση της αντοχής στα αντιβιοτικά;
Οι συγγραφείς της μελέτης πιστεύουν ότι, στο μέλλον, αυτά τα αντισώματα θα μπορούσαν να χορηγηθούν σε ευάλωτους νοσοκομειακούς ασθενείς για να βοηθήσουν στην πρόληψη λοιμώξεων. Δεδομένου ότι το Pse απουσιάζει από τα ανθρώπινα κύτταρα, αναμένουν ότι μια τέτοια θεραπεία θα στόχευε ειδικά τα βακτήρια χωρίς να βλάπτει τα υγιή ανθρώπινα κύτταρα.
Μακροπρόθεσμα, οι συγγραφείς προτείνουν, αυτά τα αντισώματα θα μπορούσαν δυνητικά να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη εμβολίων που προσφέρουν ευρεία προστασία έναντι των Gram-αρνητικών βακτηρίων.
Το άμεσο επόμενο βήμα, ωστόσο, περιλαμβάνει την προσαρμογή αυτών των αντισωμάτων για πιθανή ανθρώπινη χρήση. «Πιστεύω ότι μπορεί να είναι δυνατόν να αναπτυχθούν μονοκλωνικά αντισώματα που στοχεύουν κοινά σάκχαρα σε πολλαπλά βακτήρια για να χρησιμοποιηθούν ως θεραπευτικά», δήλωσε ο Brian Luna, βοηθός καθηγητής μοριακής μικροβιολογίας και ανοσολογίας στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
«Ωστόσο, ο κύριος περιορισμός είναι ότι τα σάκχαρα, συμπεριλαμβανομένου του ψευδοαμινικού οξέος σε αυτή την περίπτωση, δεν εκφράζονται σε όλα τα βακτήρια», δήλωσε ο Luna στο Live Science μέσω email. «Έτσι, ενώ αυτό το αντίσωμα μπορεί να χτυπήσει ορισμένες συγκεκριμένες στερεοτυπίες σε διάφορα βακτηριακά είδη, θα χρειαστεί επιπλέον εργασία για να αποδειχθεί ότι αυτά τα αντισώματα συνδέονται με υψηλό ποσοστό κλινικών απομονωμάτων που δοκιμάστηκαν για αυτό το συγκεκριμένο αντίσωμα, ώστε να θεωρηθεί επαρκώς ως πιθανό θεραπευτικό.»
Με λίγα λόγια, απαιτείται πολύ περισσότερη εργασία για να αποδειχθεί ότι τέτοια αντισώματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη θεραπεία και την πρόληψη ενός ευρέος φάσματος βακτηριακών λοιμώξεων σε ανθρώπους.