Biolép és bélbaktérium-vakcina

A II. János Pál pápát és Christopher Reeve színészt megölő szepszis továbbra is a fejlett világ egyik vezető haláloka, írja a Science hírmagazinjában Mitch Leslie. A kutatók napjainkban úgy próbálják kezelni az életveszélyes állapot, hogy kiszűrik a baktériumokat a beteg vérkeringéséből. 

A szepszis a modern korban is néhány órán belül tönkreteszi a különböző szervek működését, és a páciens halálát okozza. Az elmúlt években széles spektrumú baktériumokkal próbálják felvenni ellene a harcot, azonban specifikus kezelési módja máig nincs az állapotnak.

Biolép

A Harvard University sejtbiológusa és biomérnöke, Donald Ingber és munkatársai nem antibiotikumokkal kísérleteznek a szepszis hatékonyabb kezelése érdekében, hanem a lép mintájára egy olyan eszközt fejlesztenek, ami képes kiszűrni a vérből a kórokozókat és a toxinokat. Ehhez először egy olyan módszert kellett találniuk, ami elfogja ezeket az ellenséges anyagokat: aprócska mágneses szemcséket vontak be egy fehérje-szerű anyaggal, egy mesterségesen létrehozott opszoninnal, konkrétabban mannózkötő lektinnel (mannose-binding lectin, MBL). Az MBL fiziológiás körülmények között a veleszületett immunrendszer egy alkotóeleme, a máj által a szérumba elválasztott protein, amely még az antigénspecifikus válasz bekapcsolódása előtt kifejti működését, a fertőzések elleni első vonalbeli védekezésre szolgál.

Mint a kutatók a Nature Medicine című szaklapban megjelent tanulmányukban (An extracorporeal blood-cleansing device for sepsis therapy) kifejtik, az anyag alkalmas arra, hogy anélkül megkösse a kórokozók és toxinjaik jelentős részét, hogy előbb azonosítani kellene azokat, így a folyamat során nem indul be a koaguláció, nem aktiválódnak a komplement faktorok. A továbbiakban a testből kivezetett vért egy mikrochiphez hasonló eszköz 16 csatornájába juttatják; az eszköz maga alig nagyobb egy pakli kártyánál, és a dializáló eszközökhöz hasonlóan működik. A csatornákban egy mágnes segítségével összegyűjtik a szemcséket és a hozzájuk ragadt kórokozókat, a megtisztított vért pedig visszajuttatják a beteg szervezetébe.

A biolépen óránként 1,25 liter vér folyik át, és hatékonyan kiszűrődik számos Gram-negatív és Gram-pozitív baktérium, gomba és endotoxin egyaránt. Patkánykísérletekben a Staphylococcus aureus vagy Escherichia coli baktériumokkal megfertőzött állatok véréből a biolép segítségével 1 óra alatt a kórokozók több mint 90 százalékát sikerült eltávolítani (ehhez az állatok vérét ötször kellett átvezetni a biolépen), csökkent a szervek pathogének és immunsejtek általi infiltrációja, valamint a gyulladásos citokinek szintje. Az endotoxémiás sokkot modellező állapot túlélési arányát már 5 órás kezelés szignifikánsan megnövelte: a bakteriális toxinnal beinjekciózott állatok 86 százaléka halt meg 5 órán belül, míg azok a bakteriális toxinnal beinjekciózott állatok, amelyek biolép-kezelésben részesültek, zömmel életben maradtak, csak 11 százalékuk halálozott el.

Mivel az MBL nemcsak baktériumokat, de vírusokat (HIV, Ebola), sőt az autoimmun betegségek során keletkező abnormális fehérjéket is képes megkötni, a remények szerint a szepszisen kívül számos egyéb kórállapot kezelésére is alkalmas lesz.

Védőoltás a baktériumainknak

A Massachusetts Institute of Technology kutatóinak negyed század elteltével először sikerült újfajta antibiotikumot létrehozniuk. Mint arról a BBC beszámolt, a szintetikus biológia, géneditáló technika – CRISPR – segítségével létrehozott újfajta antibiotikum megkeresi és elpusztítja a szervezetben lévő kórokozók antibiotikum-rezisztenciáért felelős génjeit. A remények szerint a módszer segítségével a káros és szimbionta baktériumok arányát is módosítani lehet, azaz olyan betegségek kezelésére is használni lehet majd az újfajta antibiotikumot, amelyek a széles spektrumú antibiotikumok túlzott használata következtében alakultak ki. A jelenleg használt antibiotikumok ugyanis nem tesznek különbséget a káros és hasznos baktériumok között, mindet elpusztítják, a felborult bakteriális egyensúly pedig számos kórállapot, így pl. elhízás, cukorbetegség, depresszió kialakulásához vezet.

Az újfajta antibiotikumot létrehozó Timothy Lu és munkatársainak tanulmánya (Sequence-specific antimicrobials using efficiently delivered RNA-guided nucleases) a Nature Biotechnology-ban jelent meg. A kutatók egy Crispr nevű nukleáz segítségével vették célba a speciális bakteriális DNS-szekvenciákat, amit egy bakteriofág által juttattak el a baktériumokhoz. A Crispr egy meghatározott helyen hasítja el a baktérium DNS-ét: ott, ahol az antibiotikum-rezisztenciáért felelős DNS-rész található. A kísérleti állatok (molylepke lárva) szervezetébe bejuttatott, speciálisan tervezett Crispr-rendszer tehát, nyomatékosítja Lu professzor, csak a baktériumsejtek belsejébe került be, és csak azokat a baktériumokat pusztította el, amelyek antibiotikum-rezisztenciáért felelős gént vagy virulencia-géneket hordoztak. A bakteriofágokat olyan kemikáliákkal kell beburkolni, amik elfedik őket az immunrendszer elől. A kutatók reményei szerint néhány éven belül elkezdődhetnek a szer klinikai vizsgálatai.

A későbbiekben a módszer arra is alkalmas lehet, hogy megelőzésképpen egészséges emberek kapják, akik szervezetében így nem alakulnak ki antibiotikum-rezisztens baktériumok. Például Crispr-rendszerrel ellátott probiotikus baktériumok fogyasztása megakadályozhatja, hogy a szervezet baktériumpopulációja rezisztencia-géneket olvasszon magába (a Crispr-rendszert tartalmazó plazmidok ugyanúgy cserélődhetnek a baktériumok között, mint a rezisztenciát okozók). Olyan, mint egy védőoltás, amit nem mi, hanem a baktériumaink kapnak.