W walce z patogenami bakteryjnymi naukowcy łączą szczepienie ze ukierunkowaną kolonizacją jelit przez nieszkodliwe mikroorganizmy. Takie podejście może potencjalnie oznaczać punkt zwrotny w kryzysie antybiotyków.
Kwestia bakterii jelitowych jest złożona. Z jednej strony jesteśmy zależni od mikroorganizmów, ponieważ są one trawiące jedzenie w naszym jelicie. Z drugiej strony w bakteriach występuje również liczne patogeny. Niektóre z tych patogenów mogą powodować biegunkę, podczas gdy w przypadku innych zależy to od okoliczności: mogą żyć niezauważone w jelicie przez długi czas, ale stają się niebezpieczne, jeśli układ odpornościowy jest osłabiony, ściana jelitowa jest uszkodzona lub wchodzą do krwi przez rany. Może to prowadzić do zatrucia krwi lub zagrażającego życiu stanu zapalnego narządów.
Przez długi czas naukowcy badają szczepionki przeciwko patogennym drobnoustrojom w jelicie – szczególnie tych, które antybiotyki stały się nieskuteczne z powodu oporności. Nie jest to jednak proste zadanie, ponieważ układ odpornościowy jelit działa inaczej niż reszta ciała, a nauka ma jeszcze w pełni rozszyfrować układ odpornościowy jelit.
Skuteczna kombinacja
Emma Slack, profesor Eth Zurych i Sir William Dunn School of Pathology University of Oxford, przeprowadza badania w tej dziedzinie. Wraz z Médéric Diard, profesorem w Biozentrum Uniwersytetu Bazylei i międzynarodowy zespół naukowców, pokazała teraz, jak bardzo skuteczne szczepienia doustne mogą być sformułowane przeciwko patogenom jelitowym: mianowicie, nie tylko podawanie szczepień, ale także łącząc ją z nieszkodliwą bakterią, które kompletne są patogenne mikroordyny, a zatem zagłówka. Naukowcy wykazali to w badaniu myszy, które opublikowali w czasopiśmie Science.
Dzięki połączonemu podejściu naukowcy byli w stanie nie tylko zapobiec kolonizacji Salmonella u myszy, ale także skutecznie rozwiązać już ustalone bakterie E. coli. W obu przypadkach same szczepienie lub nieszkodliwe bakterie miały znacznie mniejszy wpływ.
Aby rywalizowały szczepy z powodzeniem konkurowały z patogennymi drobnoustrojami, ważne jest, aby rosły w warunkach tak podobnych, jak to możliwe, tj. Muszą żyć w tej samej części jelit, być w stanie poradzić sobie z tą samą kwasowością i poziomem tlenu i stosować te same składniki odżywcze.
Naukowcy odpowiednio wybrali lub wyprodukowali odpowiednie szczepy konkurencyjne. W ramach badania wykazali w laboratorium, że możliwe jest wytworzenie wysoce skutecznego szczepu kompetentnego Salmonella za pomocą inżynierii genetycznej. Można to jednak wykonać bez inżynierii genetycznej, jeśli naturalnie występujące szczepy są umiejętnie wybierane i łączone, jak naukowcy wykazali mieszaninę trzech naturalnie występujących szczepów E. coli.
„Jak ogrodnictwo”
„Chociaż możemy zdziesiątkować bakterie patogenne ze szczepionką, potrzebujemy nieszkodliwych mikroorganizmów, aby wypełnić wynikową niszę w ekosystemie jelitowym w celu osiągnięcia długoterminowego sukcesu”, wyjaśnia Slack. „To jest jak ogrodnictwo. Jeśli chcesz uniknąć chwastów w obszarze ogrodu, musisz sadzić tam inne rośliny po pieleniu. Jeśli opuścisz glebę pustą, chwasty po prostu odrosną”.
Jak wykazały wcześniejsze badania, flora jelitowa niektórych ludzi naturalnie obejmuje szczepy bakteryjne, które konkurują z bakteriami patogennymi, a zatem utrzymują je pod kontrolą. U tych osób szczepienia przeciwko patogenom jelitowym działały już dobrze w przeszłości. Administrując szczepami konkurencji z szczepienia w ramach nowego podejścia, może być możliwe osiągnięcie skutecznej ochrony nawet u osób, które nie mają tego rodzaju szczepów konkurencji.
Zmniejszenie stosowania antybiotyków
Jedną z głównych zalet nowego podejścia jest to, że wypiera ono patogenne bakterie bez potrzeby antybiotyków. Jest również skuteczny przeciwko zarazom odpornym na antybiotyki, które stają się coraz większym problemem zdrowotnym.
Dzięki nowemu podejściu bakterie patogenne lub nawet oporne na antybiotyki można wyeliminować w jelitach pacjentów przed interwencjami chirurgicznymi. Byłoby to szczególnie ważne w przypadku przeszczepów narządów, na przykład, w których pacjenci muszą przyjmować leki immunosupresyjne. Naukowcy podkreślają, że utorowałoby to drogę do zmniejszenia stosowania antybiotyków.
Takie podejście może być również przydatne przed podróżami do odległych krajów, w których krążą szczepy bakteryjne, do których nie jest przygotowany układ odpornościowy. „Ogólnie rzecz biorąc, im większy sukces zdziesiątkowamy szkodliwe i odporne na antybiotyki szczepy w populacji, tym lepiej dla zdrowia wszystkich”-mówi Slack.
Pewnego dnia ludzie mogą być w stanie przełknąć kapsułkę zawierającą szczepionkę i bakterie konkurentów. Konieczne są jednak dalsze badania przed zastosowaniem tego podejścia u ludzi. W bieżącym badaniu naukowcy wykorzystali patogeny modelowe, aby wykazać, że możliwe było przesunięcie ich z jelita. Obecnie dużym zadaniem, przed którymi stoi naukowcy, jest zastosowanie swoich ustaleń do klinicznie istotnych szczepów drobnoustrojów – a także do osób.
Badania te były możliwe dzięki wsparciu finansowym Bazylea Research Center for Child Health i National Center of Competence in Research (NCCR) „Mikrobiomy” Szwajcarskiej Narodowej Fundacji Nauki, a także grantu konsolidatora Europejskiej Rady Badań (ERC) dla Emmy Slack.