Bakterie gruźlicy udają martwe, by oszukać układ odpornościowy i szczepionki
Szczepionka przeciw gruźlicy chroni każdego roku ponad 100 milionów noworodków przed ciężkimi postaciami tej choroby, w tym przed śmiertelnym obrzękiem mózgu u niemowląt i małych dzieci. Niestety, nie zapobiega ona rozwojowi u dorosłych najczęstszej postaci gruźlicy, atakującej płuca. To właśnie umożliwia gruźlicy utrzymanie pozycji najgroźniejszej choroby zakaźnej świata, zabijającej 1,25 miliona ludzi rocznie.
Jak wykazują liczne badania, dostępna szczepionka przeciw gruźlicy wywołuje silną odpowiedź immunologiczną. Ponieważ jednak standardowe wskaźniki odporności nie przewidują skuteczności ochrony u dorosłych, naukowcy z Cummings School of Veterinary Medicine przy Tufts University, University of Utah, Harvard T.H. Chan School of Public Health oraz Texas A&M University postanowili przyjąć nowe podejście. Zamiast analizować odpowiedź odpornościową, skupili się na tym, jak bakteria Mycobacterium tuberculosis potrafi ją omijać. Ich badania genetyczne na myszach, opublikowane niedawno w czasopiśmie npj Vaccines, ujawniają, że bakterie gruźlicy potrafią „udawać martwe”, by przetrwać atak układu odpornościowego.
Gruźlica znana jest także pod historyczną nazwą „suchoty” – określeniem odzwierciedlającym powolny, wyniszczający i często śmiertelny przebieg tej choroby.
„Potrzebujemy lepszej profilaktyki, bo samo leczenie nie powstrzyma rozprzestrzeniania się gruźlicy” – podkreśla dr Amanda Martinot, DVM, MPH, Ph.D., profesor nadzwyczajna w Cummings School i współautorka badania. „Kiedy ponad 60 lat temu pojawiły się pierwsze leki przeciw gruźlicy, liczba zachorowań na całym świecie gwałtownie spadła. Jednak gruźlica powróciła wraz z epidemią HIV, a obecnie staje się coraz bardziej oporna na tradycyjne antybiotyki. Mamy do dyspozycji jedynie kilka nowych leków, co znacząco utrudnia leczenie”.
W przeciwieństwie do grypy czy COVID-19, które wywoływane są przez szybko mutujące wirusy wymagające regularnych aktualizacji szczepionek, gruźlica jest chorobą bakteryjną. Wywołuje ją stabilna genetycznie bakteria Mycobacterium tuberculosis, co teoretycznie powinno ułatwiać stworzenie skutecznej szczepionki.
W badaniu naukowcy zastosowali narzędzie o nazwie transpozonowa sekwencjonowana insercyjna (TnSeq), pozwalające zidentyfikować geny niezbędne bakteriom do przeżycia w czterech grupach myszy. Pierwsza grupa została zaszczepiona obecnie stosowaną szczepionką, opracowaną ponad sto lat temu na bazie bakterii bydlęcej. Druga otrzymała eksperymentalną szczepionkę stworzoną na bazie bakterii ludzkiej, która w badaniach przedklinicznych wywołała silniejszą odpowiedź immunologiczną niż jedyna obecnie zatwierdzona szczepionka. Trzecia grupa została zakażona gruźlicą, a następnie wyleczona antybiotykami. Czwarta, kontrolna, nigdy nie miała kontaktu ze szczepionką ani z chorobą.
Naukowcy spodziewali się wskazać kluczowe geny niezbędne bakteriom do przetrwania w organizmach zaszczepionych. Rzeczywiście odkryli pewne geny, które mogą posłużyć jako cel dla przyszłych szczepionek. Największym zaskoczeniem okazało się jednak to, których genów bakteria nie potrzebuje po szczepieniu lub przechorowaniu.
„Najbardziej zaskoczyło nas, że niektóre geny, zazwyczaj odpowiedzialne za szybki wzrost bakterii i ciężki przebieg gruźlicy, stają się mniej istotne, gdy bakterie trafiają do organizmu, który wytworzył już odpowiedź immunologiczną, czy to w wyniku szczepienia, czy wcześniejszego zakażenia” – tłumaczy Martinot.
Zamiast tego bakterie zmieniają strategię, wykorzystując inne geny, które pomagają im przetrwać stres i wstrzymać wzrost w nieprzyjaznym środowisku.
„Podejrzewamy, że bakteria przyjmuje strategię przetrwania, ukrywając się i czekając, aż odpowiedź odpornościowa osłabnie – na przykład wskutek upływu czasu od szczepienia, zakażenia HIV czy innych schorzeń” – dodaje dr Allison Carey z University of Utah, współautorka badania.
To odkrycie może pomóc naukowcom opracować terapie wspomagające szczepienia i umożliwiające organizmowi eliminację bakterii, zanim te „wrócą do gry”.
Zespół badaczy zauważył również, że różne szczepionki lub sposób ich podania zmieniają zestaw genów niezbędnych bakteriom do przetrwania. Oznacza to, że różne preparaty wywierają na bakterie różny rodzaj presji, co może doprowadzić do opracowania nowych, skuteczniejszych schematów szczepień i dawek przypominających.
„Ta bakteria jest mistrzem przetrwania. Infekuje ludzi od czasów starożytnego Egiptu” – podsumowuje Martinot. „Potrzeba dalszych badań, byśmy wreszcie przechytrzyli gruźlicę i opanowali ten globalny kryzys zdrowotny”.
Źródło: npj Vaccines, Tufts University
