Lekcja dotycząca manipulacji odporności komórek gospodarza przez patogeny
Zdaniem Światowej Organizacji Zdrowia bakterie Klebsiella pneumoniae są uważane za zagrażające życiu mikroorganizmy, a szczepy oporne na antybiotyki stanowią poważny problem kliniczny w wielu szpitalach na całym świecie. Brak leków przeciwdrobnoustrojowych i przeciwwirusowych oraz bardzo mała liczba nowych leków na rynku w ostatnich latach podkreślają potrzebę opracowania nowych docelowych miejsc działania leków i związków. Ustalenie mechanizmów wykorzystywanych przez ludzkie patogeny do obejścia odporności organizmu będzie podstawą do opracowania innowacyjnych terapii, które zwiększają wrodzoną odporność na zakażenia. W ramach finansowanego ze środków UE projektu INBIONET (Infection biology training network: shaping the future of infectious diseases treatments) badano bakterie, wirusy i pasożyty jelitowe w celu identyfikacji komórkowych szlaków sygnałowych odpowiedzialnych za infekcje oraz czynników patogennych mających wpływ na postęp choroby. Skupiono się głównie na bakteriach Klebsiella pneumoniae, Helicobacter pylori, Streptococcus oraz wirusach krowianki i grypy. Nowa metoda identyfikacji docelowych miejsc działania leków „Uważa się, że ingerencja w wirulencję patogenów i szlaki sygnałowe przejęte przez patogeny na własny użytek ma mniej selektywny wpływ na rozwój odporności niż tradycyjne strategie, które polegają na zabijaniu patogenów lub zapobieganiu ich wzrostowi” – wyjaśnia koordynator projektu, prof. Bengoechea. Naukowcy zbadali, w jaki sposób można wykorzystać zdolność do manipulacji wrodzonym układem odpornościowym w celu zwalczania infekcji. Odkryli kilka dotychczas nieznanych strategii przeciwwirusowych stosowanych przez ludzkie patogeny bakteryjne. Naukowcy zaobserwowali, że chociaż każdy patogen wykorzystał unikalne szlaki molekularne, wszystkie stosowały te same mechanizmy, które są wykorzystywane przez nasz organizm w celu przywrócenia homeostazy po infekcji. Najczęściej stosowaną przez patogeny strategią przeciwko układowi odpornościowemu była ingerencja w ich wykrywanie. Przykładem mogą być bakterie Klebsiella pneumoniae, które manipulowały komórkami makrofagowymi w celu uniknięcia kontroli immunologicznej. Odkryto nowe informacje na temat szlaku sygnałowego zależnego od produkcji interferonów – obecnie wiadomo, że jest wykorzystywany przez komórki gospodarza w walce z wirusami. Naukowcy odkryli, że interferony pomagają nam bronić się przed infekcjami bakteryjnymi i minimalizować uszkodzenia tkanek. Poprzez wykorzystanie interferonów byli w stanie walczyć z zakażeniem bakteriami Klebsiella pneumoniae i rozszyfrować strategie stosowane przez patogeny do przeciwdziałania korzystnemu działaniu interferonów. Innowacyjne technologie Konsorcjum INBIONET opracowało kilka nowych modeli ex vivo w celu zbadania interakcji pomiędzy komórkami gospodarza a mikroorganizmami. Stworzono między innymi trójwymiarowe struktury – organoidy w celu oceny reakcji odpornościowej wywoływanej przez zakażenie bakterią Helicobacter pylori odpowiedzialną za rozwój nowotworu żołądka oraz model zapalenia płuc ex vivo w celu zbadania reakcji na Klebsiella pneumoniae. Wykonano dodatkowe testy na komórkach w celu przeprowadzenia badań przesiewowych o wysokiej przepustowości i określenia wpływu patogenów na aktywację szlaków obrony immunologicznej i wewnętrznej odporności komórek. Ponadto konsorcjum opracowało modele przedkliniczne w celu zbadania związków mających wpływ na składniki komórki pod kątem potencjalnej zdolności do usuwania infekcji. Modele te odgrywają istotną rolę w badaniach translacyjnych i pomagają w badaniu problemów zdrowotnych związanych z koinfekcjami wirusowo-bakteryjnymi. Jeśli chodzi o leki, obecnie naukowcy będą testować leki przeciwko bakteriom Klebsiella pneumoniae, które już zostały dopuszczone do stosowania u ludzi. Biorąc pod uwagę szereg dowodów dotyczących farmakodynamiki, braku toksyczności i potencjalnych skutków ubocznych tych leków, naukowcy przewidują szybkie przejście do badań klinicznych. „Fundamentem naszego programu była prawdziwa współpraca podczas naszych badań, która umożliwiła połączenie różnych obszarów badawczych i zapewniła wyjątkową możliwość szkolenia początkujących naukowców w najnowocześniejszych dziedzinach biologii zajmujących się infekcjami” – twierdzi prof. Bengoechea. Równie ważne były działania mające na celu zwiększanie świadomości opinii publicznej na temat oporności na antybiotyki oraz zagrożeń związanych z patogenami wielolekoopornymi. W tym celu uruchomiono program zaangażowania społecznego oraz stronę internetową projektu. Podsumowując, wyniki uzyskane w ramach projektu INBIONET znacząco poszerzają naszą wiedzę na temat strategii mikroorganizmów i niewątpliwie kształtują przyszłość leczenia infekcji.
Słowa kluczowe
Bakterie oporne na antybiotyki, Klebsiella pneumoniae, odporność, INBIONET, makrofag, interferon
