Το σύστημα αυτοκαταστροφής στα βακτήρια της φυματίωσης μπορεί να οδηγήσει σε «τέλειο φάρμακο»
Νέα έρευνα διερευνά τη δομή ενός φυσικού αυτοκαταστροφικού μηχανισμού που περιέχεται στο βακτήριο που προκαλεί φυματίωση στους ανθρώπους. Η αξιοποίηση αυτού του μηχανισμού χρησιμοποιώντας αυτά τα νέα ευρήματα μπορεί σύντομα να οδηγήσει σε καλύτερες θεραπείες.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, περισσότερες από 9.000 περιπτώσεις φυματίωσης (TB) εμφανίστηκαν το 2017.
Αν και οι ΗΠΑ έχουν ένα από τα χαμηλότερα ποσοστά φυματίωσης παγκοσμίως, η ασθένεια παραμένει μία από τις 10 κορυφαίες αιτίες θανάτου σε όλο τον κόσμο.
Στην πραγματικότητα, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ) εκτιμά ότι περίπου 10 εκατομμύρια άνθρωποι είχαν φυματίωση το 2017 και ότι 1,6 εκατομμύρια άνθρωποι πέθαναν ως αποτέλεσμα.
Σε μια προσπάθεια να επινοήσουν πιο αποτελεσματικά φάρμακα κατά της φυματίωσης, μια διεθνής ομάδα ερευνητών ξεκίνησε να διερευνήσει ένα σύστημα τοξίνης-αντιτοξίνης που φυσικά περιέχει το βακτήριο της φυματίωσης.
Οι επιστήμονες - με επικεφαλής την Annabel Parret, του Ευρωπαϊκού Εργαστηρίου Μοριακής Βιολογίας στο Αμβούργο της Γερμανίας - εξηγούν την προσπάθειά τους και αναλύουν λεπτομερώς τα ευρήματά τους στο περιοδικό Μοριακό κύτταρο.
Μελέτη του συστήματος «τοξίνης-αντιτοξίνης»
Όπως εξηγούν η Parret και η ομάδα της στο χαρτί τους, τα βακτηριακά κύτταρα έχουν συχνά ένα σύστημα τοξίνης-αντιτοξίνης που παίζει σημαντικό ρόλο στον τρόπο με τον οποίο τα βακτήρια ανταποκρίνονται και προσαρμόζονται στις συνθήκες του στρες. Τέτοιες καταστάσεις περιλαμβάνουν πείνα ή θεραπεία με αντιβιοτικά.
Το σύστημα περιλαμβάνει μια τοξική πρωτεΐνη και ένα «αντίδοτο» ή μια αντιτοξίνη που εξουδετερώνει την τοξίνη ». Υπό κανονικές συνθήκες, η αντιτοξίνη εμποδίζει τη δραστικότητα της τοξίνης. Ωστόσο, σε αγχωτικές συνθήκες - όπως υπό θεραπεία με αντιβιοτικά - η αντιτοξίνη διαλύεται γρήγορα και η τοξίνη ενεργοποιείται.
Το γονιδίωμα του Mycobacterium tuberculosis έχει περίπου 80 ομάδες γονιδίων. Από αυτά, τρία γονίδια κωδικοποιούν αντιτοξίνες που είναι απαραίτητες για τη ζωή και την καλή λειτουργία του βακτηρίου.
Έτσι, ο Parret και οι συνάδελφοί του εστίαζαν τις τοξίνες που θα συμπληρώνουν αυτά τα τρία γονίδια που κωδικοποιούν αντιτοξίνη με την ελπίδα ότι θα μπορούσαν να τα «εκμεταλλευτούν» «για την ανάπτυξη νέων θεραπειών κατά της φυματίωσης».
Πιο συγκεκριμένα, οι ερευνητές αντλήθηκαν από προηγούμενες μελέτες και επέλεξαν να επικεντρωθούν σε ένα μόνο από αυτά τα τρία συστήματα τοξίνης-αντιτοξίνης.
Επέλεξαν αυτό το συγκεκριμένο σύστημα γιατί εδώ, η επίδραση της τοξίνης είναι πολύ ισχυρότερη από ό, τι σε άλλα συστήματα: Εάν το «αντίδοτο» δεν υπάρχει, η τοξίνη σκοτώνει απλά το βακτήριο της φυματίωσης.
Έτσι, οι επιστήμονες εξέτασαν τη δομή αυτού του συστήματος. Όπως εξηγεί ο Parret, «Στόχος μας ήταν να δούμε τη δομή του συστήματος [τοξίνης-αντιτοξίνης], οπότε θα μπορούσαμε να προσπαθήσουμε να το κατανοήσουμε και ακόμη και να το χειριστούμε».
Προς το «τέλειο φάρμακο για φυματίωση»
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η δομή αυτού του συστήματος μοιάζει πολύ με τις τοξίνες της χολέρας και της διφθερίτιδας. «Μοιάζει με διαμάντι και είναι πολύ σταθερό», λέει ο συν-συγγραφέας της μελέτης Matthias Wilmanns.
Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο ποντίκι λοίμωξης από φυματίωση και θεραπεία με αντιβιοτικά, μελέτησαν τη συμπεριφορά του συστήματος τοξίνης-αντιτοξίνης.
Αποκάλυψαν ότι όταν η τοξίνη διαχωρίζεται από το αντίδοτό της, γίνεται ενεργή και αρχίζει να «τρώει» μόρια NAD +, τα οποία είναι κυτταρικοί μεταβολίτες απαραίτητοι για τη ζωή του κυττάρου.
Τελικά, η προοδευτική αποικοδόμηση των μορίων σκοτώνει όλα τα βακτηριακά κύτταρα, ένα προς ένα. Οι ερευνητές ελπίζουν να εκμεταλλευτούν αυτόν τον φυσικό μηχανισμό αυτοκαταστροφής για να δημιουργήσουν νέα, πιο αποτελεσματικά φάρμακα κατά της φυματίωσης.
Στην πραγματικότητα, εξηγεί ο Parret, «Οι συνεργάτες μας στην Τουλούζη ήταν ήδη σε θέση να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής των ποντικών που έχουν μολυνθεί με φυματίωση ενεργοποιώντας την τοξίνη με ελεγχόμενο τρόπο».
«Αν βρούμε μόρια που μπορούν να διαταράξουν το σύστημα [τοξίνης-αντιτοξίνης] - και έτσι να προκαλέσουν κυτταρικό θάνατο - σε ασθενείς με φυματίωση, αυτό θα ήταν το τέλειο φάρμακο […]. Εάν πετύχουμε, αυτή θα μπορούσε να είναι μια νέα προσέγγιση για τη θεραπεία της φυματίωσης και άλλων μολυσματικών ασθενειών. "
Annabel Parret
