Επιστήμονες εντόπισαν μια κοινή ευπάθεια σε ορισμένα από τα πιο επικίνδυνα βακτήρια που προκαλούν διάρροια, ανοίγοντας τον δρόμο για την ανάπτυξη ενός εμβολίου που θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα. Η ερευνητική ομάδα εντόπισε αυτή την κοινή αδυναμία σε βακτήρια όπως το E. coli και η Shigella, γεγονός που ενδέχεται να οδηγήσει στη δημιουργία ενός συνδυαστικού εμβολίου κατά αυτών των παθογόνων.
Τα δύο αυτά βακτήρια προκαλούν εκατοντάδες εκατομμύρια λοιμώξεις κάθε χρόνο παγκοσμίως και αποτελούν βασικές αιτίες θανατηφόρας διάρροιας, ιδιαίτερα στα παιδιά. Παρά τη μακρόχρονη έρευνα, δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί αποτελεσματικό εμβόλιο. Ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια είναι η μεγάλη ποικιλία στα βακτηριακά χαρακτηριστικά που συνήθως στοχεύουν τα εμβόλια.
Η κοινή ευπάθεια των βακτηρίων
Η ερευνητική ομάδα του WashU Medicine, σε συνεργασία με επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Μιζούρι και το Διεθνές Κέντρο Έρευνας για τις Διαρροϊκές Νόσους στο Μπαγκλαντές, διαπίστωσε ότι το εντεροτοξινογόνο E. coli –η κύρια αιτία της «διάρροιας των ταξιδιωτών»– η Shigella και άλλα παθογόνα εξαρτώνται από τρία συγγενικά ένζυμα για να διαπεράσουν το προστατευτικό στρώμα βλέννας του εντέρου και να προκαλέσουν λοίμωξη.
Χρησιμοποιώντας δείγματα από ασθενείς και εθελοντές που είχαν εκτεθεί στα δύο βακτήρια, οι ερευνητές έδειξαν ότι αντισώματα τα οποία αναγνωρίζουν μια κοινή περιοχή αυτών των ενζύμων μπορούν να εξουδετερώσουν και τα τρία. Με την αναστολή της δράσης τους, τα αντισώματα εμποδίζουν τα βακτήρια να παραβιάσουν τον βλεννώδη φραγμό του εντέρου.
Πώς τα βακτήρια παρακάμπτουν την άμυνα του οργανισμού
Για να προκαλέσουν νόσο, τα εντερικά παθογόνα πρέπει πρώτα να διαπεράσουν το παχύ στρώμα βλέννας που καλύπτει το εσωτερικό του εντέρου. Η βλέννα λειτουργεί ως φυσικός φραγμός, εμποδίζοντας επιβλαβή μικρόβια να φτάσουν στους ιστούς και συμβάλλοντας στη ρύθμιση της φυσιολογικής μικροβιακής χλωρίδας.
Σύμφωνα με τον καθηγητή και συν-επικεφαλής της μελέτης Τζέιμς Μ. Φλέκενσταϊν, αυτό το αρχικό στάδιο της λοίμωξης αποτελεί ιδανικό σημείο παρέμβασης, καθώς μπορεί να αποτραπεί η λοίμωξη χωρίς να επηρεαστούν τα ωφέλιμα βακτήρια. Τα δύο παθογόνα E. coli και Shigella χρησιμοποιούν παρόμοια ένζυμα για να διασπούν τις πρωτεΐνες που δίνουν δομή στη βλέννα, πριν απελευθερώσουν τοξίνες που προκαλούν διάρροια.
Προηγούμενη έρευνα του εργαστηρίου του Φλέκενσταϊν είχε εντοπίσει το ένζυμο EatA στο E. coli, το οποίο διασπά βασικό δομικό συστατικό της εντερικής βλέννας. Η νέα μελέτη αποκάλυψε ότι δύο ακόμη ένζυμα, τα SepA και Pic, που παράγει η Shigella και άλλα βακτήρια, επιτελούν την ίδια λειτουργία.
Αντισώματα με πολλαπλή δράση
Οι ερευνητές απομόνωσαν αντισώματα από ασθενείς στο Μπαγκλαντές που είχαν μολυνθεί φυσικά από ETEC, καθώς και από εθελοντές που συμμετείχαν σε ελεγχόμενες μελέτες έκθεσης. Διαπίστωσαν ότι τα αντισώματα που μπλοκάρουν το ένζυμο EatA εξουδετερώνουν επίσης τα SepA και Pic.
Για να κατανοηθεί καλύτερα ο μηχανισμός, επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Μιζούρι χρησιμοποίησαν κρυοηλεκτρονική μικροσκοπία (cryo-EM), τεχνική που επιτρέπει την απεικόνιση μορίων σε εξαιρετικά υψηλή ανάλυση. Η ανάλυση έδειξε ότι τα πιο αποτελεσματικά αντισώματα προσδένονται σε μια κοινή περιοχή και των τριών ενζύμων, εξηγώντας πώς ένα μόνο αντίσωμα μπορεί να αδρανοποιεί διαφορετικά παθογόνα. Η ανακάλυψη αυτή προσφέρει σαφή στόχο για την ανάπτυξη νέων εμβολίων.
«Η μελέτη καθιερώνει το EatA ως έναν αξιόπιστο υποψήφιο στόχο εμβολίου, ικανό να προσφέρει προστασία έναντι πολλών παθογόνων», δήλωσε ο Ζάκαρι Μπέρντσεν, επίκουρος καθηγητής Βιοχημείας στο Πανεπιστήμιο του Μιζούρι.
Τα ευρήματα από το Μπαγκλαντές
Τα νέα αποτελέσματα βασίζονται σε προηγούμενες μελέτες σε παιδιά στην Ντάκα του Μπαγκλαντές, οι οποίες είχαν δείξει ότι όσα ανέπτυσσαν φυσικά αντισώματα κατά του EatA είχαν μικρότερη πιθανότητα να νοσήσουν, ενώ όσα δεν διέθεταν τέτοια αντισώματα διέτρεχαν αυξημένο κίνδυνο λοίμωξης.
Οι ερευνητές υπογραμμίζουν ότι η ανάγκη για αποτελεσματικά εμβόλια δεν περιορίζεται στις αναπτυσσόμενες χώρες. Το E. coli έχει συνδεθεί και με μεγάλες τροφιμογενείς επιδημίες στις Ηνωμένες Πολιτείες, ενώ συχνά δεν διαγιγνώσκεται λόγω της δυσκολίας διάκρισης από τα αβλαβή στελέχη του βακτηρίου.
Παράλληλα, η εκτεταμένη χρήση αντιβιοτικών για την αντιμετώπιση τέτοιων λοιμώξεων συμβάλλει στην εξάπλωση της μικροβιακής αντοχής, ένα πρόβλημα με παγκόσμιες διαστάσεις.
Η ερευνητική ομάδα έχει ήδη ξεκινήσει τις διαδικασίες ανάπτυξης εμβολίων βασισμένων στα νέα ευρήματα.
«Τα βακτήρια αυτά εξελίχθηκαν μαζί με τον άνθρωπο και έχουν γίνει εξαιρετικά αποτελεσματικά στο να παρακάμπτουν τις άμυνές μας», δήλωσε ο Φλέκενσταϊν. «Αν καταφέρουμε να μπλοκάρουμε αυτό το πρώτο βήμα, έχουμε την ευκαιρία να αποτρέψουμε τις λοιμώξεις πριν καν εγκατασταθούν στον οργανισμό», κατέληξε.
Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό PNAS.
