Salmonella ochroni przed zapaleniem płuc

Badacze z Instytutu Biodesignu należącego do Uniwersytetu Stanu Arizona stworzyli nowy typ szczepionki opartej o bakterie rodzaju Salmonella. Nowa metoda ma szansę stać się skutecznym i powszechnym sposobem ochrony przed wieloma chorobami zakaźnymi.

Eksperyment przeprowadzono, jak zwykle w tego typu sytuacjach, z wykorzystaniem myszy. Celem zabiegu było wywołanie skutecznej odpowiedzi immunologicznej przeciw jednemu z białek bakterii gatunku Streptococcus pneumoniae, powodujących zapalenie płuc. W tym celu skopiowano fragment genu kodującego tę proteinę i wprowadzono go do specjalnie przygotowanych komórek bakterii Salmonella enterica - powszechnie znanego mikroorganizmu powodującego zatrucia pokarmowe. Przygotowana w ten sposób bakteria łączyła dwie pożądane cechy: wykazywała zdolność do wywoływania silnej odpowiedzi immunologicznej, charakterystyczną dla bakterii Salmonella, i jednocześnie była nośnikiem charakterystycznego dla S. pneumoniae antygenu, czyli "znacznika" wykrywanego przez układ odpornościowy.

Ze względów bezpieczeństwa konieczne było ograniczene szkodliwości podawanej szczepionki. Należało zadbać o to, by zapobiec gwałtownym objawom reakcji immunologicznej (należą do nich m.in. biegunka i rozłegły stan zapalny) oraz namnażaniu bakterii w organizmie poddawanemu uodpornieniu (immunizacji). Aby to osiągnąć, zmodyfikowano sposób produkcji ściany komórkowej bakterii w taki sposób, by była możliwa wyłącznie po dodaniu do pożywki mikrobiologicznej cukru arabinozy, nieobecnego w organizmach ssaków. Dzięki temu zabiegowi możliwa była produkcja szczepionki w warunkach laboratoryjnych i jednocześnie uniknięcie zagrożenia związanego z niekontrolowanym namnażaniem mikroorganizmu.

Do organizmu myszy podawano żywe bakterie. Po przeniknięciu do ustroju utrzymywały one zdolność do produkcji antygenu związanego z bakteriami zapalenia płuc. Gdy organizm ssaka rozpoznawał infekcję, rozpoczynał odpowiedź immunologiczną prowadzącą do rozpadu komórek Salmonelli i przeniesieniu ich fragmentów do węzłów chłonnych, czyli miejsca prezentacji antygenów, na które w danej chwili należy odpowiedzieć. Oprócz cząsteczek wchodzących naturalnie w skład komórek Salmonella enterica uwalniany był także fragment białka S. pneumoniae, dzięki czemu układ odpornościowy "zapamiętywał" go jako szkodliwą cząsteczkę wymagającą zniszczenia. Kiedy po pewnym czasie podano myszom naturalną formę bakterii zapalenia płuc, ich organizm efektywnie niszczył mikroorganizmy i zwalczał infekcję.

Jak tłumaczy Roy Curtiss, szef Centrum Chorób Zakaźnych i Wakcynologii (nauki o szczepionkach) w Instytucie Biodesignu, nowa metoda, polegająca na produkcji antygenu wewnątrz organizmu zamiast podawania go w "gotowej" postaci dramatycznie obniża koszt takich szczepionek i czyni je możliwymi do użycia w krajach rozwijających się. Jak zaznacza badacz, niezwykle istotne jest genetyczne zaprogramowanie rozpadu komórek bakterii, dzięki czemu nie stanowią one zagrożenia w razie niekontrolowanego uwolnienia do środowiska. Należy bowiem pamiętać, że przedostanie się Salmonelli do pożywienia mogłoby spowodować groźną epidemię.

Szczegóły eksperymentu naukowcy opisują w najnowszym numerze czasopisma Proceedings of the National Academy of Sciences.

Salmonella enterica Streptococcus pneumoniae szczepionka antygen