Przyszłość leczenia zakażeń bakteryjnych. Przełomowe odkrycie naukowców
W jednym z najbardziej prestiżowych czasopism naukowych na świecie, „Nature”, opublikowano przełomową pracę poświęconą białku HepS występującemu u bakterii Salmonella enterica. Wśród współautorów znalazł się dr Grzegorz Grabe z Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego.
Odkrycie to ma duże znaczenie nie tylko dla biologii molekularnej, lecz także dla przyszłości leczenia zakażeń bakteryjnych, zwłaszcza w czasach rosnącej oporności na antybiotyki.
Salmonella to groźny patogen odpowiedzialny za zatrucia pokarmowe i poważne infekcje u ludzi oraz zwierząt. Zespół badaczy postanowił dokładnie zrozumieć, w jaki sposób bakteria broni się przed atakiem bakteriofagów, czyli wirusów infekujących bakterie. W trakcie badań odkryto, że kluczową rolę odgrywa białko HepS, zakodowane w materiale genetycznym tzw. profaga Gifsy-1 – uśpionego wirusa wbudowanego w genom bakterii.
HepS działa jak precyzyjny system alarmowy. Gdy do komórki wnika obcy wirus, białko rozpoznaje zagrożenie i uruchamia mechanizm obronny polegający na zniszczeniu cząsteczek tRNA, które są niezbędne do produkcji białek. W efekcie zakażona komórka przestaje funkcjonować i obumiera, zanim wirus zdąży się w niej namnożyć. To strategia poświęcenia jednej komórki w celu ochrony całej populacji bakterii oraz samego profaga. Mechanizm ten określa się jako zakażenie poronne – wirus rozpoczyna infekcję, ale nie jest w stanie jej dokończyć.
Badania pozwoliły dokładnie opisać, jak HepS rozpoznaje wirusa i w jaki sposób ulega aktywacji. Ustalono między innymi, że białko tworzy czterocząsteczkowe kompleksy, które wiążą się z elementami wirusa, co uruchamia jego niszczące działanie. Zrozumienie tych procesów na poziomie molekularnym było możliwe dzięki zaawansowanym analizom strukturalnym i współpracy międzynarodowego zespołu naukowców.
Opracowanie zupełnie nowych metod leczenia
Znaczenie tych odkryć wykracza daleko poza podstawową wiedzę o bakteriach. Coraz większą rolę w medycynie zaczyna odgrywać terapia fagowa, czyli leczenie z wykorzystaniem bakteriofagów jako naturalnych „wrogów” bakterii. Aby taka terapia była skuteczna, trzeba dokładnie wiedzieć, jak bakterie bronią się przed wirusami. Poznanie działania HepS pozwala lepiej dobierać i modyfikować fagi, tak aby omijały bakteryjne systemy obronne.
Co więcej, odkryty mechanizm może stać się inspiracją do opracowania zupełnie nowych metod leczenia. Ponieważ aktywowane HepS jest toksyczne dla komórki bakteryjnej, w przyszłości możliwe może być zaprojektowanie cząsteczek, które sztucznie uruchomią ten system w patogennych bakteriach. W praktyce oznaczałoby to wywołanie w nich kontrolowanego „samozniszczenia”, bez konieczności stosowania klasycznych antybiotyków.
Publikacja w „Nature” potwierdza rangę i przełomowy charakter tych badań. To przykład, jak dogłębne zrozumienie podstawowych mechanizmów biologicznych może otworzyć drogę do realnych zastosowań klinicznych i pomóc w walce z jednym z największych wyzwań współczesnej medycyny – narastającą opornością bakterii na dostępne leki.
Źródło: Uniwersytet Gdański
Czytaj też: Wirtualny lekarz pomaga pacjentom z rakiem. AI zmniejsza stres przed terapią
Grafika tytułowa: CDC / Unsplash
