Czy można zaszczepić bakterię?
Bakterie, podobnie jak ludzie i rośliny, mogą zostać zaatakowane przez wirusy. Co ciekawe jednak, nawet one, pomimo swojej wyjątkowo prostej budowy, są w stanie wytworzyć długotrwałą odporność na tego typu infekcje. Międzynarodowy zespół ekspertów wyjaśnił podłoże tego interesującego zjawiska.
Zjawisko nabywania odporności na infekcje wirusowe zostało odkryte u bakterii zaledwie rok temu. Dotychczas nie było wiadomo, w jaki sposób się to dzieje. Dzięki serii eksperymentów zauważono, że zaatakowane przez wirusa bakterie są w stanie naciąć nić DNA wirusa, a następnie wbudować ją do własnego materiału genetycznego. Stworzona w ten sposób kopia informacji genetycznej wirusa służy jako matryca, dzięki której grupa enzymów wytwarzanych przez bakterię identyfikuje intruza i błyskawicznie go neutralizuje.
Międzynarodowy zespół, prowadzony przez badaczy z holenderskiego Wageningen University, zidentyfikował sześć białek bakteryjnych odpowiedzialnych za ten proces. Jedno z nich wycina z bakteryjnego DNA przechowywaną kopię fragmentu informacji genetycznej wirusa, a następnie, w kooperacji z pozostałymi, porównuje jego sekwencję z sekwencją i precyzyjnie określa jego "tożsamość". Jeżeli wykryta zostanie próba wtargnięcia szkodliwego mikroorganizmu, dochodzi do jego zniszczenia. Jeżeli w "bazie danych" nie ma informacji o określonym wirusie, a mimo to bakteria zidentyfikuje go jako obiekt potencjalnie groźny, jego DNA zostanie pocięte, a następnie zintegrowane z cząsteczką DNA bakteryjnego.
Zdobyta wiedza może mieć duże znaczenie przede wszystkim dla przemysłu. Gdyby mikrobiolodzy nauczyli się naśladować ten proces lub przynajmniej kontrolować jego przebieg, możliwe byłoby uodpornienie najważniejszych z punktu widzenia człowieka bakterii (np. tych odpowiedzialnych za wytwarzanie produktów mleczarskich lub niektórych leków) i zwiększenie w ten sposób bezpieczeństwa hodowli. Umiejętne zablokowanie mechanizmów obronnych mogłoby z kolei uwrażliwić groźne dla ludzi bakterie na zakażenie bakteriofagami, czyli wirusami atakującymi określone grupy bakterii, lecz obojętnymi dla człowieka. Oznacza to, że możliwe byłoby (przynajmniej w teorii) prowadzenie skutecznej terapii zwalczających poważne infekcje bakteryjne u ludzi.
Komentarze (36)
inhet, 16 sierpnia 2008, 12:41
Czy podstawowy mechanizm odporności u jądrowców i wielokomórkowców bardzo się różni od opisanego?
mikroos, 16 sierpnia 2008, 12:45
Oj tak, mocno się różni. Wyższe organizmy porównują strukturę antygenów (tzn. ich ułożenie przestrzenne), a nie sekwencję informacji genetycznej intruza.
inhet, 16 sierpnia 2008, 14:45
A skąd wiedzą, który trzeba atakować?
Bakterie także używają białek i przez ich porównanie widzą, którą sekwencję DNA czy RNA unicestwić - również dzięki syntetyzowanym przez nią białkom. Być może w przypadku eukariotów mamy wysunięcie tego mechanizmu poza komórkę?
mikroos, 16 sierpnia 2008, 15:05
Nie istnieją dowody (a przynajmniej ja takowych nie znam) na to, by genom eukariontów przechowywał kopię DNA patogenów. Tylko tyle mogę powiedzieć, choć oczywiście nie oznacza to, że na sto procent nie istnieje taki mechanizm. Jedynym w miarę podobnym jest interferencja RNA, ale ona działa na innej zasadzie, no i przede wszystkim działa na etapie ekspresji genów (czyli interakcji z RNA), a nie na etapie niszczenia DNA intruza.
Jarek Duda, 16 sierpnia 2008, 20:41
Układ immunologiczny eukariontów działa metodą prób i błędów - wylosuj jak najwięcej różnych przeciwciał i powielaj tylko te pasujące do próbki 'wroga'. Tutaj natomiast bezpośrednio bierzemy jego próbkę i przyrównujemy ją z nieznajomymi...
Tak sobie myślę ... chcemy walczyć z wirusami szukając na nich specyficzne struktury, problem w tym że one jednak często się zmieniają ...
A może tak w drugą stronę - przecież wirusy atakują zwykle bardzo specyficznie i ten sposób ataku powinien być DUŻO MNIEJ ZMIENNY - nie dałoby się tego wykorzystać?
Np. takie konie trojańskie - puste bańki fosfolipidowe z charakterystycznymi strukturami błonowymi ...
Jeśli nawet taka bańka zostanie zniszczona/strawiona - w środku już jest goły wirus - nie powinien być groźny, nawet np. odwrotna transkryptaza nie powinna zadziałać, bo nie będzie miała paliwa...
Ewentualnie coś bardziej wymyślnego żeby nie zostało strawione i przeszło przez układ pokarmowy...
Wiem, wiem - mogłoby trochę zaburzyć trochę gospodarkę tego co tam normalnie by się przyczepiało, ale np. w przypadku HIV to nie powinien być problem...
mikroos, 16 sierpnia 2008, 21:38
Na szczęście nie wszystkie. Pamiętajmy o tym, że niektóre antygeny wirusowe muszą pozostać niezmienne, by wiązać (również niezmienne) receptory na komórkach żywiciela. Bez tego wniknięcie wirusa nie jest możliwe.
No dobra, tylko jak zmusiłbyś organizm człowieka do ich stałej produkcji? Chyba nie masz na myśli codziennej iniekcji nowej pułapki?
Osobiście preferowałbym już coś takiego: http://kopalniawiedzy.pl/forum/index.php/topic,5189.0.html kolonizującego wrota zakażenia.
Dlaczego? Przecież paliwo (najczęściej ATP) i tak jest pobierane z komórki. Być może popełniłeś błąd albo to ja Ciebie nie rozumiem - jeśli byłbyś tak uprzejmy, rozwiń proszę tę myśl.
Dlaczego akurat w przypadku HIV miałoby nie być kłopotem? Mówiąc szczerze, nie rozumiem Twojej wizji.
Jarek Duda, 16 sierpnia 2008, 22:04
W sumie to myślałem o ciągłych iniekcjach, np. raz dziennie... Powinno pomóc szczególnie we wczesnych fazach. W produkcji nie powinno być chyba skomplikowane - zmieszać, spienić i odfiltrować.
Myślałem też o użyciu bakterii jak w tym artykule, ale ponieważ nie mówimy o bakteriofagach, bałem się że ściana komórkowa nie pozwoli wirusowi wniknąć i w końcu straci zainteresowanie (?)
Odnośnie paliwa - jak dostanie się do pustego worka pozbawiony kapsydu, to nawet nie zostanie zamieniony na DNA, bo odwrotna transkryptaza chyba potrzebuje paru rzeczy jak ATP które chyba nie przechodzi przez błonę (?) - nawet jeśli błona zostanie później zniszczona, to co jest w środku nie powinno być groźne.
Co do ostatniego: wydawało mi się że takie puste worki z CD4 i pewnie jakimiś receptorami chemokinowymi nie powinny szczególnie wpływać na metabolizm (?) szczególnie u osoby która już i tak ma uszkodzony układ immunologiczny...
I jeszcze raz proszę o wyrozumiałość wobec matematyków
mikroos, 16 sierpnia 2008, 22:13
Ale moim zdaniem bardzo niepraktyczne. Poza tym znacznie skuteczniejsza byłaby zwykła szczepionka naśladująca jeden z antygenów wirusa, bo powodowałaby odpowiedź organizmu, który sam produkowałby elementy zwalczające wirusa.
Masz na myśli wprowadzenie do organizmu człowieka, który przechodzi zakażenie wirusowe, bakterii, które miałyby tego wirusa zwalczyć? Tak szczerze, to nie widzę tego. Taka bakteria byłaby w stanie zwalczyć wyłącznie te wirusy, które unoszą się w jej otoczeniu w stanie wolnym. A jak wyobrażasz sobie stałą obecność bakterii np. we krwi?
No dobra, ale liposom ma naturalną zdolność do wnikania przez błony (fuzja błon). Jeżeli do komórki dostarczysz wówczas RNA wirusowe i odwrotną transkryptazę, masz wszystko, co jest potrzebne do odtworzenia wirusa (przecież ATP wirus i tak wykorzystuje z puli wytwarzanej przez komórkę)... Chyba, że proponujesz tzw. szczepionkę DNA, czyli np. liposom (lub inny nośnik) nasycony DNA wirusa, na podstawie którego komórki same wytwarzają okrojone antygeny wirusowe, bezpieczne dla organizmu. Takie szczepionki już się testuje i wiele wskazuje na to, że działają w wielu sytuacjach, np. w indukowaniu odpowiedzi przeciwwirusowej i przeciwnowotworowej.
No niby tak, ale mimo wszystko według mnie ZNACZNIE lepszym pomysłem byłyby już "gotowe"
przeciwciała anty-HIV podawane dożylnie. Chyba lepsze to niż receptory, które mogą wejść w różne dziwaczne interakcje.
Ach, wprost przeciwnie - jestem pełny uznania dla Twojej chęci poszukiwania rozwiązań
Tak trzymaj! 
Pozdrawiam
Gość fakir, 16 sierpnia 2008, 22:31
Jeśli dobrze rozumiem zjawisko nabywania odporności polega na tym, że bakteria błyskawicznie reaguje na atak. Bakteria nieodporna po prostu tylko reaguje wbudowując matrycę i przekazując ją dalej potomnym komórkom. Oznacza to jednak, że była już odporna tylko jakoś inaczej.
mikroos, 16 sierpnia 2008, 22:35
A może po prostu miała "szczęście" i wirus nie zdołał jej zabić, bo np. zbyt mało wirionów dostało się do wnętrza komórki?
Jarek Duda, 16 sierpnia 2008, 22:40
Z antygenami wobec wirusa problem jest taki że zaraz się zmieni i przez to uodporni.
Właśnie proponuję wykorzystać tą niezmienną jego część - np. chętkę na CD4.
Z bakteriami - no właśnie - nie wyobrażam sobie
No może do leczenia infekcji układu pokarmowego ...
Ale nie potrafię sobie także wyobrazić jak niewyspecjalizowany wirus przechodzi przez ścianę komórkową...
Odnośnie liposomów - no dobra załóżmy że odwrotna transkryptaza znalazła też ACTG i udało jej się przetworzyć RNA na DNA ... i co dalej? ... jako liposom swój żywot powinien zakończyć strawiony (?) ... w każdym razie statystycznie wirus jest nieporównywalnie mniej groźny niż pływając sobie w kapsydze...
Kuracje liposomowe chyba z definicji zakładają iniekcji w regularnych odstępach.
Odnośnie dziwacznych interakcji - może trochę przyblokować komórki prezentujące antygen, ale u osoby chorej na HIV to chyba nie jest zbyt istotny mechanizm...
pozdrawiam
mikroos, 16 sierpnia 2008, 22:48
Ściana komórkowa to nie Chiński Mur
Ona ma swoje szczeliny - przecież jakoś musi przeprowadzać wymianę materii z otoczeniem.
I choćby to dalej, że komórka ma wtedy w swoim wnętrzu kompletne DNA wirusa, na podstawie którego może wytwarzać jego kolejne, tym razem całkowicie funkcjonalne kopie. Ale gdyby użyć tylko fragmentów DNA wirusa (np. tych kodujących stosunkowo "stabilne" antygeny), możliwe byłoby skuteczne wywołanie odporności bez narażania komórek na powstanie kompletnego wirusa. Takie szczepionki, jak już mówiłem, się stosuje.
Czy ja wiem? Wirus umieszczony w kapsydzie atakuje tylko te komórki, które mają receptor. Wirus zawieszony w liposomie jest w stanie wejść do każdej komórki.
Osłabiać dodatkowo odpowiedź immunologiczną znokautowaną przez HIV? Chyba nie takiego rozwiązania szukamy...
Gość fakir, 16 sierpnia 2008, 22:50
Jarek Duda, 16 sierpnia 2008, 23:10
Ok - po kilku mało prawdopodobnych zdarzeniach komórka wchłonęła liposom ... jak dorzucimy kilka kolejnych - że nie wrzuci tam enzymów trawiennych i że to DNA i integraza sobie wypłynie to na jedno wyjdzie - komórka będzie zainfekowana!
Ale nie uważasz że ten wirus ma większe prawdopodobieństwo że zainfekuje komórkę pozostawiając w kapsydzie? Poza tym taki liposom może złapać kilka wirusów ...
Ewentualnie można do tych liposomów wrzucić np. jakiś enzym tnący RNA...
Odnośnie ściany komórkowej - pewnie taki atak jest możliwy, jednak wirus jest dość specyficzny - szuka kilku składników, które tutaj nie mogą sobie tak swobodnie pływać w błonie ... raczej musi być takich bakterii dużo więcej żeby wywołać porównywalny efekt ... poza tym to też są pasożyty, którym jak pozwolimy sobie dowolnie rozwijać, mogą się np. przestosować też na inne tkanki ...
Ja tam bym się nie buntował przeciwko kilku zastrzykom gdyby mi groziło takie choróbsko...
Poza tym wszelkie terapie antygenowe wymagają jednak przygotowania, a to możnaby ot tak każdemu wstrzyknąć...
mikroos, 17 sierpnia 2008, 13:49
Fakirze, przeczytaj proszę jeszcze raz. Wyraźnie jest napisane, że w celu porównania matrycy z wirusem potrzebne jest ponowne wycięcie DNA wirusowego z genomu. To może oznaczać, że jest to krytyczny moment i może dojść do utraty odporności.
No właśnie, zostanie zainfekowana. Raczej mała radość.
Dlaczego miałoby tak być? Kapsyd wiąże się z komórkami docelowymi swoiście, a liposom połączy się praktycznie z dowolnym typem komórki. Swoją drogą, powiedz proszę: skąd w ogóle wziął się ten Twój upór na liposomy?
Mógłbyś mi wymienić kilka powodów, dla których są Twoim zdaniem lepsze od podania "zwykłego" wirusa lub jego białek?
Zakładasz, że bakteriofag nagle miałby się stać zdolny do ataku na ludzkie komórki? Statystycznie jest to pewnie możliwe, ale osobiście bardzo słabo to widzę. Nie jest mi znany ani jeden przykład badań ewolucyjnych, który dowodziłby, że kiedykolwiek doszło do tak drastycznej i skokowej zmiany swoistości.
Ok, ale wciąż nie wyjaśniłeś, dlaczego liposomy miałyby być lepsze od klasycznej szczepionki.
Każdemu wstrzyknąć nieznany typ wirusa? Ojjj, odważna wizja
Pozdrawiam
Jarek Duda, 17 sierpnia 2008, 14:21
Liposom jest po to żeby obrać wirusa z kapsydu.
Potem już łatwo unieszkodliwić resztę, chociażby umieszczając coś wewnątrz liposomów.
Ale nawet bez tego, szkodliwość tego wirusa powinna być statystycznie nieporównywalnie mniejsza.
Szczepionki jakoś super nie działają, bo zaraz wirus mutuje i się uodpornia ... natomiast nie ma raczej szans uodpornić się na atak który proponuję, bo musiałby diametralnie zmienić swój sposób działania.
Nic nie mówiłem o używaniu bakteriofagów! Stwierdziłem tylko że samo umieszczenie CD4 na powierzchni bakterii nie wydaje mi się efektywnym sposobem na związanie naszego wirusa.
Mam wrażenie że kręcimy się w kółko ... a po ostatniej Twojej wypowiedzi mam jeszcze silniejsze obawy czy Ty mnie wogule czytasz... 'to' w sensie liposomów!
mikroos, 17 sierpnia 2008, 14:48
No dobra, ale szansa, że liposomy wychwycą wszystkie wirusy, zanim zaatakują otaczające komórki, jest znikoma.
Do tego też mnie nie przekonałeś. Nie jesteś w stanie sprawić, żeby w dokładnie każdym liposomie znalazły się wszystkie elementy, które chciałbyś wpakować. Za to z punktu widzenia "infekowanie liposomu" byłoby tak samo proste, jak atak na komórkę. Za to potem wirus wpakowany do takiego liposomu byłby już w stanie związać się z dowolnym typem komórki.
Wiele zależy od wirusa. Poza tym zdecydowana większość z nich ma jakiś kluczowy antygen, który musi pozostać niezmienny, by wirus mógł wnikać do komórek. Wykorzystanie go w szczepionce bardzo często wystarcza. Jeszcze jedno: podawanie takich liposomów byłoby możliwe dopiero wtedy, gdy organizm już jest chory i daje objawy. A co z wirusami, które infekują organizm przewlekle (HIV, HBV, Herpes simplex)? Dożywotnie iniekcje?
Nie mówiłeś o bakteriofagach... W takim razie o jakich wirusach mówiłeś? Roślinnych czy atakujących grzyby? Jakie jeszcze znasz organizmy posiadające ścianę komórkową?
Czytam Twoje wypowiedzi bardzo uważnie, tylko problem jest w tym, że ciągle nie rozumiem, na czym miałaby polegać ta koncepcja. Czy byłbyś uprzejmy napisać od początku do końca, co miałby dokładnie zawierać ten liposom i dlaczego miałby być według Ciebie skuteczny? Być może nie rozumiem rzeczy najbardziej podstawowych i stąd całe nasze nieporozumienie. Przepraszam, że pytam o tak straszne podstawy, ale naprawdę nie do końca rozumiem Twoją wizję.
Jarek Duda, 17 sierpnia 2008, 15:28
Zgadzam się że nie wychwycą wszystkich wirusów ... takich leków to chyba nigdy nie będzie ... leki są 'tylko' po to żeby przechylić szalę na stronę organizmu.
Nie mówię o szczepionkach, tylko o właściwym leczeniu gdy już na nie za późno.
To co proponuję to użycie liposomów (chyba lepiej z podwójną błoną fosfolipidową) z wbudowanymi w błonie CD4, CCR5 i CXCR4. Do tego oczywiście można dodawać np. inhibitor odwrotnej transkryptazy albo np. coś co by pocięło RNA i zostało zneutralizowane po ewentualnym zlaniu się z komórką. Choć gdyby nawet ją niszczyło, to chyba i tak lepiej niż gdyby była zainfekowana.
Jakoś nie potrafię sobie sobie wyobrazić żeby liposom zlewał się z komórką ot tak bez pomocy jakichś białek adhezyjnych ... trochę ludzi nad liposomami pracuje, więc może można coś tam dodać żeby jakoś dodatkowo zmniejszyć tego prawdopodobieństwo. Tak żeby kończyły żywot głównie albo samoistnie/zniszczone mechanicznie (tu mi nie wmówisz że wirus będzie dalej równie groźny) albo strawione przez jakieś makrofagi - też wirus będzie unieszkodliwiony.
mikroos, 17 sierpnia 2008, 15:42
Liposomy zlewają się z błoną komórkową bez najmniejszego kłopotu, ba!, są specjalnie używane w celu dostarczania przeróżnych substancji do komórek. Także istnieje bardzo duże ryzyko, że takie struktury byłyby błyskawicznie wchłaniane przez komórki krwi.
Powiedz mi jeszcze, dlaczego uważasz, że liposom z zawieszonym w nim CD4 były lepszy od samych wstrzyknięć CD4 albo przeciwciała monoklonalnego anty-HIV (np. anty-gp120)? gp120 odpowiada za wiązanie CD4, więc musi być (przynajmniej w pewnych miejscach struktury) niezmienny.
Pomysł związania ze sobą CD4 i inhibitora RT jest dość ciekawy, ale według mnie lepiej byłoby pomyśleć nad białkiem fuzyjnym, które łączyłoby funkcje CD4 (lub fragmentu przeciwciała anty-gp120, żeby nie wpływać tak bardzo na własne komórki organizmu) i inhibitora. Liposom naprawdę mnie nie przekonuje ze względu na ułatwioną fuzję z komórkami krwi, przez co marnowałaby się ogromna ilość leku.
Pozdrawiam!
Jarek Duda, 17 sierpnia 2008, 16:09
Zdaję sobie sprawę że w tym celu są wykorzystywane, ale myślałem że żeby to uzyskać, umieszczamy na ich powierzchni specyficzne białka ...
Jak czytam np. tu o liposomach stealth: http://www.biotechnolog.pl/artykul-208.htm
"Nazywane są z racji zmniejszonej "wykrywalności" dla układu immunologicznego, a co za tym idzie przedłużonego czasu krążenia we krwi."
Dla mnie to zdanie wyraźnie sugeruje że liposomy z systemu usuwane są jednak głównie przez układ immunologiczny(trawione) a nie dokonując fuzji z losowymi komórkami... ?
Czyste CD4 zajęło by wirusa tylko na chwilę. Trzeba by połączyć CD4 z czymś co definitywnie zneutralizowałoby zagrożenie wirusa ...
A przeciwciała monoklonalne ponoć tak super nie działają, bo przecież nie ma chyba w tym momencie sensowych leków na HIV - osłabiamy jeden szczep, ale inny - odporny zaraz zajmuje jego miejsce...
pozdrawiam
mikroos, 17 sierpnia 2008, 17:02
Fakt, liposomy Stealth rzeczywiście są nieźle chronione przed fuzją z komórkami. Problem jest jednak taki, że jeżeli opłaszczysz go białkami swoistymi dla HIV, to w pewnym momencie po prostu zużyjesz wszystkie CD4 i wirus będzie nieuchwytny do momentu podania kolejnej dawki leku.
Teraz, gdy przedstawiłeś to jeszcze raz, faktycznie wygląda to całkiem sensownie
Co prawda jest to rozwiązanie na krótką metę i nie likwiduje infekcji jako takiej, ale być może faktycznie ma to jakiś nienajgorszy sens 
Trzeba by było znaleźć tylko taki środek, który byłby w stanie skutecznie i swoiście zniszczyć wirusa, co może być bardzo trudne. Ale kto wie... 
Jarek Duda, 17 sierpnia 2008, 17:42
Te stealth mają tylko zmniejszoną wykrywalność a nie zredukowaną do zera - czas półtrwania jest ponoć 3h zamiast 5min.
I z tego artykuliku wnioskuję że coś takiego jak spontaniczna fuzja z nieswoistą komórką to raczej rzadkie zdarzenie - albo liposomy mają specyficzne białka, albo lek po prostu powoli z nich wycieka. Jeśli wycieknie RNA wirusa, to nic takiego się nie stanie
Czyli taki liposom stealth (m.in. z cholesterolem) z CD4 przez kilka godzin pływałby w krwiobiegu wyłapując wirusy, po czym zostałby skonsumowany łącznie z zawartością przez system immunologiczny - czyli chyba idealny scenariusz
Szczególnie że każdy wirus HIV ma jakąś wersję gp120 - powinien dać się złapać na przynętę...
Jarek Duda, 18 sierpnia 2008, 18:06
Właśnie na pewnym forum dowiedziałem się że trwają prace nad podobnym pomysłem, ale używając erytrocytów zamiast liposomów:
www.thescienceforum.com/viewtopic.php?p=140400
mikroos, 18 sierpnia 2008, 19:37
Zadziwia mnie Twoja dociekliwość