Ένα νέο αντιβιοτικό από…τα κύτταρα μας!

Το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα είναι από τα πλέον εξελιγμένα και πολύπλοκα ανάμεσα στους ζωικούς οργανισμούς. Η ανταπόκριση του σε έναν εισβολέα, λόγου χάρη ένα βακτήριο, είναι άμεση και εξειδικευμένη. Ωστόσο, λόγω της πολυπλοκότητάς του, ακόμα δεν έχουμε χαρτογραφήσει πλήρως όλες τις διαδικασίες που λαμβάνουν μέρος κατά την ανοσοαπόκριση σε ένα παθογόνο, γεγονός που αποδεικνύεται και από την νεότερη έρευνα που δημοσιεύτηκε στις 16 Ιουλίου του 2021, στο επιστημονικό περιοδικό Science, η οποία αναφέρεται σε ένα αντιβιοτικό που παράγεται από τον ίδιο μας τον οργανισμό.

Ποια η σημασία των κυτταροκινών στην ανοσοαπόκριση;

Όταν κάποιο παθογόνο βακτήριο εισέρχεται στον οργανισμό μας, εξειδικευμένα κύτταρα ανταποκρίνονται στον εισβολέα εκκρίνοντας συγκεκριμένα μόρια, γνωστά ως κυτταροκίνες, τα οποία ειδοποιούν κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος, προκειμένου να εξοντωθεί το βακτήριο. Κάποια βακτήρια, προκειμένου να αποφύγουν την αναγνώριση από το ανοσοποιητικό σύστημα, μολύνουν τα κύτταρα του ξενιστή. Ωστόσο, οι επιστήμονες είχαν παρατηρήσει πως τότε τα κύτταρα του ανοσοποιητικού  του ξενιστή έκκριναν INF-γ, μια κυτταροκίνη η οποία προκαλούσε μη ανοσοποιητικά κύτταρα να καταστρέψουν το παθογόνο βακτήριο, με μια διαδικασία που μέχρι πρόσφατα, ήταν άγνωστη στην επιστημονική κοινότητα.

Πώς μη-εξειδικευμένα κύτταρα καταφέρνουν να εξοντώνουν παθογόνα βακτήρια;

Προκειμένου να αποσαφηνιστεί ο μηχανισμός, η επιστημονική ομάδα του Dr. John MacMiking, μόλυνε ανθρώπινα κύτταρα που είχαν καλλιεργηθεί σε εργαστήριο, με ένα στέλεχος Salmonella, το οποίο έχει ανθεκτικότητα σε πληθώρα αντιβιοτικών και πολλαπλασιάζεται επιτυχώς μέσα στα ανθρώπινα κύτταρα. Ωστόσο, όταν εξέθεσαν τα ανθρώπινα κύτταρα σε INF-γ, η πολλαπλασιαστική του ικανότητα μειώθηκε σημαντικά. Αυτό σημαίνει πως η INF-γ ενεργοποιεί κάποιο γονίδιο στα ανθρώπινα κύτταρα, τα οποία είναι υπεύθυνα για την παραγωγή ενός μορίου που μπορεί να λύει τα κύτταρα του στελέχους Salmonella.

Για να ταυτοποιήσουν ακριβώς το υπεύθυνο γονίδιο, χρησιμοποίησαν την τεχνική CRISPR για να αποσιωπήσουν συγκεκριμένα γονίδια, με στόχο να βρουν ποιο γονίδιο ενεργοποιείται με την παρουσία INF-γ και παράλληλα παρατηρείται μείωση της πολλαπλασιαστικής ικανότητας του στελέχους Salmonella. Το γονίδιο που πληρούσε και τα 2 αυτά κριτήρια ήταν το apolipoprotein L3 (APOL3) γονίδιο, το οποίο ανήκει σε μια οικογένεια 6 γονιδίων, των οποίων η δράση είναι ακόμα άγνωστη. Ωστόσο, όταν αποσιωποιούσαν το APOL3 γονίδιο, το στέλεχος της Salmonella μπορούσε να πολλαπλασιαστεί επιτυχώς σε πολλαπλά κύτταρα.

Μια πρωτεΐνη-αντιβιοτικό που έχει παρόμοια δράση με τα απορρυπαντικά!

Ο τρόπος με τον οποίο η πρωτεΐνη APOL3 εξοντώνει τα βακτήρια, παρομοιάστηκε με τα απορρυπαντικά, καθώς μπορούσε να διαπεράσει την λιπιδική στοιβάδα του βακτηρίου (η οποία αποτελείται από φωσφωλιπίδια, τα οποία δεν είναι υδατοδιαλυτά) σε συνεργασία με άλλες πρωτεΐνες, δημιουργώντας τρύπες στην επιφάνεια της μεμβράνης. Η πρωτεΐνη-απορρυπαντικό του APOL3 δεν μπορούσε να δράσει όταν η στοιβάδα περιείχε χοληστερόλη, ένα μόριο που περιέχεται σε όλες τις στοιβάδες των ζωικών κυττάρων, αλλά όχι των βακτηριδιακών, αφήνοντας τελικά άθικτα τα κύτταρα του ξενιστή. Η ικανότητα αυτή της πρωτεΐνης φάνηκε χρησιμοποιώντας τεχνητές στοιβάδες στο εργαστήριο.

Επομένως, ο ίδιος ο οργανισμός μας έχει την ικανότητα να παράγει από μη-εξειδικευμένα κύτταρα, μια πρωτεΐνη που μπορεί να δράσει ως ‘απορρυπαντικό’, διατρυπώντας μη υδατοδιαλυτά συστατικά στην επιφάνεια των μεμβρανών των βακτηρίων. Δεδομένου της ολοένα και αυξανόμενης ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικά που αναπτύσσουν τα βακτήρια, ανακαλύπτοντας νέους τρόπους αντιμετώπισης βακτηριακών λοιμώξεων, είναι ακόμα ένα όπλο στην μάχη της ανθρωπότητας ενάντια στα πανανθεκτικά βακτήρια.