A legújabb gyógyszer: megbütykölt baktérium

A legújabb ötlet lényege az, hogy egyes patogén bélbaktériumok a gazdaszervezet cukorvegyületeit használják fel vagy a sejtekhez való kötődéshez, vagy toxinjuk kötődéséhez, és így okoznak betegséget. Ha azonban ezeket a cukrokat valami máson expresszáltatjuk, például az Escherichia coli egy ártalmatlan törzsén, ezzel több kötődési helyet biztosítunk a patogén baktériumoknak és fegyvereiknek. Így e patogének kisebb hatást fognak kifejteni a gazdaszervezet – pl. az ember – sejtjeire, és ezzel megelőzhetők a betegségek, vagy legalábbis csökkenthető súlyosságuk. Az ártalmatlan Escherichia coli pedig a hozzákapcsolódott patogén baktériummal és toxinnal együtt kiürül a testből, mielőtt még problémát okozhatna.

Ráadásul nagyon kicsi az esélye annak, hogy a patogének ki tudnák játszani ezt a terápiás stratégiát, mivel ezzel egyúttal lehetetlenné tennék, hogy felismerjék célreceptorukat – hiszen ugyanezt másoltuk át az E. colira is –, és képtelenek lennének betegséget okozni.

És ott van még a pénz kérdése is. Jelenleg is szintetizálnak mesterségesen olyan cukorvegyületeket, amelyek azonosak a gazdaszervezet megfelelő cukorvegyületeivel, hogy önmagukban alkalmazva ezeket meggátolják a patogének kötődését a gazdaszervezet sejtjein levő struktúrákhoz. Ez az eljárás azonban messze nem optimális, mivel e cukroknak sértetlenül kellene átjutniuk a gyomron és a vékonybélen, hogy elérhessék a vastagbelet, ahol a legtöbb, patogének okozta betegség keletkezik. Mire a cukrok a vastagbélhez érnek, a gasztrointesztinális rendszer már megtette, amihez a leginkább ért – a cukrok nagy részét lebontotta, s ezzel terapeutikumként használhatatlanná váltak.

Ezeknek a cukorszerkezeteknek az előállítása már önmagában sem olcsó – de tudják, mi olcsó? A baktérium és a húsleves, amiben tenyésznek. Sok kádnyi ilyen „gyógyszert” lehet előállítani a laboratóriumokban, sokkal gyorsabban, mint ahogyan a cukrok szintetizálhatók, s ezért ez sokkal költséghatékonyabb módszer. Ha a szintetizált cukorvegyületeket az E. colihoz kapcsoljuk (ez a probiotikus módszer), ezek nem fognak lebomlani, hanem a baktériumokkal együtt eljutnak a vastagbélbe. Ott pedig a baktériumok szaporodni kezdenek, s ezzel a „gyógyszer”, azaz a cukorvegyület mennyiségét teljesen ingyen növelik.

Legalább három patogénnel szemben már bebizonyosodott, hogy ez a megközelítés nagyon hatásos: a Shiga toxintermelő E. colival (STEC), az enterotoxin termelő E. colival (ETEC) és a kolera korókozójával (Vibrio cholerae) szemben. Ez a három törzs felelős annak a 2 millió halálnak a jelentős részéért, amelyet a bélfertőzések okoznak minden évben - írja a Scientific American.

A STEC egy igen hatékony mérget termel, a Shiga toxint, aminek hatására tönkremennek a sejtmembránok és vérzéses kolitisz alakul ki, amit egy még rosszabb következmény kísér, a hemolítikus urémiás szindróma, amelynek elemei a hemolítikus anémia, a trombocitopénia és a veseelégtelenség. A gazdaszervezet megfelelő cukorvegyülete, a GB3 facilitálja a toxin szervezetbe való felszívódását, ahol aztán az kifejti mérgező hatását. Ha GB3-at expresszáló, ártalmatlan E. colit adtak naponta kétszer olyan egereknek, amelyeket előbb STEC-cel megfertőztek, a betegség egyetlen egérben sem alakult ki, azaz a hatás 100%-os volt, mivel az ártalmatlan baktériumok expresszálta GB3 mintegy felszívta a toxint, mielőtt még az elérte volna a bél falát. Ugyanez a hatás működött akkor is, ha GB3-at expresszáló halott baktériumokat kaptak az egerek, csak ekkor növelni kellett a dózist. A halott baktériumok természetesen már nem tudnak mutálódni, és nem tekinthetők „genetikailag módosított organizmusoknak”, s ezért ez a megoldás nagyon ígéretes a STEC fertőzések jövőbeli kezelésére.

Az ETEC az „utazók hasmenéséért” felelős, de nem szabad alábecsülni, mivel a fejlődő országokban endémiás, és ez okozza a legtöbb hasmenéses halált itt a kisgyerekek körében. A halál vizes hasmenés miatt következik be, mivel a toxin erősen fokozza a bélből való vízvesztést. A méreg úgy fejti ki hatását, hogy a bélsejteken levő GM1 cukorhoz kötődik, majd bejut a sejtekbe és ott – az adenilcikláz enzim konstans stimulálása révén – kifelé történő ion- és vízvándorlást okoz. A hasmenés folytán az ETEC a vízforrásokba is bejut, s az ezekből ivókat szintén megfertőzi. A kutatók GM1-et expresszáló ártalmatlan E. coli törzset tenyésztettek ki, amelyről kiderült, hogy saját súlya 5%-ának (!) megfelelő mennyiségű toxint tud megkötni. Az utazók ezt a törzset profilaktikusan használhatják, s a fejlődő országokban sokkal könnyebbé és olcsóbbá teheti az ETEC elleni küzdelmet.

A Vibrio cholerae Ázsiában endémiás, és szerte a világon járványokat okoz, rendszerint a nem eléggé megfőtt hal fogyasztása folytán. A baktérium a vékonybélben telepszik meg, és hasonló módon termel – szintén a GM1-hez kötődő – toxint, mint az ETEC. Kezelés nélkül 50%-os a halálozás. A kezelés pedig nem egyszerű: az antibiotikumok még árthatnak is, mert a hatásukra elpusztuló baktériumokból kiszabadul a toxin, és elárasztja a belet; épp ezért általában folyadékterápiával, sós víz itatásával kezelik a betegséget mindaddig, amíg a beteg jobban lesz – vagy nem. GM1-et expresszáló ártalmatlan E. coli törzzsel azonban nagyon jól kezelhető a betegség. Egereknek adva 1 vagy 4 órával a kolerabaktériummal történt megfertőzés után, 12 egér közül 12, illetve 8 maradt életben (kezelés nélkül az életben maradók száma csak 1, illetve 2). A GM1-et expresszáló törzs fagyasztva is életben marad, azaz szinte korlátlan ideig tárolható és beadható a sós víz mellett.

És ez még csak a kezdet. Hasonló megközelítés alkalmazható majd a Clostridium difficile, a Helicobacter pylori és a Schistosoma mansonii esetében is, ha ez az új megközelítés tovább fejlődik. Ha így lesz, ezzel az antibiotikum rezisztencia problémáját is elfelejthetük.