Badania naukowców z University of Florida College of Dentistry wskazują na zupełnie nowe podejście do leczenia chorób przyzębia. Zamiast eliminować wszystkie bakterie w jamie ustnej, przyszłe terapie mogą precyzyjnie „wyciszać” najbardziej niebezpieczny patogen – pozostawiając nienaruszony zdrowy mikrobiom. Odkrycie dotyczy wewnętrznego mechanizmu kontrolującego agresję bakterii Porphyromonas gingivalis.
Leczenie chorób przyzębia opiera się w tej chwili na mechanicznym usuwaniu płytki bakteryjnej, usuwaniu uszkodzonych tkanek lub ich regeneracji, a także stosowaniu antybiotyków, które jednak działają na bakterie w sposób nieselektywny. Wciąż brakuje narzędzi pozwalających zatrzymać rozwój choroby bez naruszania równowagi mikrobiologicznej w jamie ustnej.
Jest to poważny problem zdrowia publicznego – tylko w Stanach Zjednoczonych choroby dziąseł i przyzębia dotyczą około 42% osób powyżej 30. roku życia. Schorzenie to jest także jedną z głównych przyczyn utraty zębów i ma konsekwencje nie tylko zdrowotne, ale i ekonomiczne. Szacuje się, iż gospodarka USA traci z powodu chorób przyzębia ponad 150 mld dolarów rocznie – głównie wskutek absencji pracowników poddawanych leczeniu.
„Influencer” w świecie bakterii
Badanie prowadzone przez biologa dr. Jorge Friasa-Lopeza koncentrowało się na bakterii Porphyromonas gingivalis. Naukowcy określają ją mianem tzw. patogenu kluczowego dla rozwoju chorób przyzębia. Podobnie jak influencer w mediach społecznościowych, bakteria ta oddziałuje na całą społeczność mikroorganizmów. choćby w niewielkich ilościach potrafi zmienić skład mikrobiomu jamy ustnej i przekształcić środowisko zdrowe w chorobowe.
Poszukując nowych strategii terapeutycznych, zespół badawczy przyjrzał się genomowi bakterii, analizując fragment znany jako macierz CRISPR – jest to specyficzny, powtarzalny fragment DNA występujący w genomach bakterii, będący kluczowym elementem ich adaptacyjnego systemu odpornościowego.
W trakcie badań naukowcy skupili się na sekwencji nazwanej wcześniej CRISPR array 30.1. W przeciwieństwie do typowych elementów CRISPR, jej fragmenty nie odpowiadały żadnym znanym wirusom. Tego typu sekwencje określa się mianem „ciemnej materii” CRISPR lub „osieroconych macierzy”, ponieważ zawierają kod genetyczny o nieznanym pochodzeniu i celu.
Okazało się jednak, iż w tym przypadku cel istniał – i była nim sama bakteria. Fragmenty DNA pasowały do genomu P. gingivalis, co sugerowało, iż mikroorganizm przechowuje w swoim genomie mechanizm kontrolujący własne działanie.
Gdy bakteria traci kontrolę
Aby sprawdzić rolę tej sekwencji, badacze usunęli ją z genomu bakterii metodami inżynierii genetycznej. Efekt był zaskakujący. Zamiast osłabienia drobnoustroju zaobserwowano gwałtowny wzrost jego agresywności.
Zmodyfikowany szczep wytwarzał dwukrotnie więcej biofilmu – lepkiej struktury będącej podstawą płytki nazębnej. W testach laboratoryjnych okazał się również znacznie bardziej śmiercionośny: połowa gospodarzy ginęła po 130 godzinach, podczas gdy w przypadku szczepu naturalnego czas ten wynosił około 200 godzin. Jednocześnie bakteria wywoływała silniejszą reakcję zapalną w ludzkich komórkach układu odpornościowego.
Badacze doszli do wniosku, iż P. gingivalis wykorzystuje sekwencję 30.1 jako swoisty „genetyczny hamulec”. Dzięki niemu patogen utrzymuje swoją aktywność tuż poniżej progu, który wywołałby pełnoskalową odpowiedź immunologiczną organizmu. Pozwala mu to pozostawać w tkankach przyzębia przez lata, przekształcając potencjalnie krótkotrwałą infekcję w przewlekły proces zapalny.
Nowa strategia terapeutyczna
Obecne metody leczenia – takie jak głębokie oczyszczanie kieszonek dziąsłowych, zabiegi chirurgiczne czy antybiotykoterapia – skutecznie redukują liczbę bakterii, ale działają nieselektywnie. Niszczenie całej mikroflory sprzyja zaburzeniu równowagi mikrobiomu oraz narastaniu oporności na antybiotyki.
Odkrycie zespołu z Florydy wskazuje na bardziej precyzyjne podejście: zamiast eliminować wszystkie bakterie, można „wyciszyć” najgroźniejszy patogen. W przyszłości mogłyby w tym pomóc zmodyfikowane bakteriofagi – wirusy infekujące określone bakterie. Tak zaprojektowane cząstki mogłyby odnajdywać P. gingivalis i wprowadzać instrukcję CRISPR blokującą jej genetyczny hamulec w pozycji ograniczającej agresję.
Znaczenie dla zdrowia całego organizmu
Potencjalne korzyści nowej metody wykraczają daleko poza stomatologię. Liczne badania wykazały związek chorób przyzębia z poważnymi schorzeniami ogólnoustrojowymi, takimi jak choroby serca czy cukrzyca. U ponad połowy pacjentów z zapaleniem przyzębia toksyny bakteryjne przedostają się z zapalnie zmienionych dziąseł do krwiobiegu, gdzie mogą wywoływać stan zapalny w różnych narządach.
Kontrolowanie aktywności P. gingivalis mogłoby więc nie tylko chronić zęby i tkanki przyzębia, ale również ograniczać ogólnoustrojowy stan zapalny, który sprawia, iż choroby przyzębia są jednym z najważniejszych – choć często niedocenianych – zagrożeń dla zdrowia całego organizmu.
Pełne wyniki badania opublikowano w artykule „A CRISPR array orchestrates virulence and host response in Porphyromonas gingivalis” na łamach „Microbiology Spectrum”.
Źródła: https://ufhealth.org
https://journals.asm.org
Zaawansowane zapalenie przyzębia to nie tylko ryzyko utraty zębów, ale także konsekwencji systemowych. – Może ono mieć związek np. z chorobami sercowo-naczyniowymi i z cukrzycą. Tych zależności jest bardzo dużo – mówi prof. dr hab. n. med. Bartłomiej Górski, specjalista periodontologii, adiunkt w Zakładzie Chorób Błony Śluzowej i Przyzębia WUM, kierownik kształcenia specjalizacyjnego z periodontologii, autor i współautor ponad 90 publikacji naukowych, członek m.in. European Federation of Periodontology oraz Polskiego Towarzystwa Periodontologicznego.
