Odkryto nowy mechanizm odporności

Naukowcy znaleźli nowy element układu odpornościowego, który może wytwarzać cały arsenał substancji o charakterze bakteriobójczym. Badacze twierdzą, iż zmieni to nasze postrzeganie tego, jak organizm jest chroniony przed infekcjami, oraz pomoże w poszukiwaniu nowych antybiotyków.

Odkrycie koncentruje się na proteasomie – maleńkiej strukturze, która znajduje się w każdej komórce ciała i której główną rolą jest degradacja starych białek na mniejsze kawałki – peptydy – aby można je było poddać „recyklingowi” i na ich bazie wytworzyć nowe.

Od dawna wiadomo, iż proteasomy są też ważne dla działania układu odpornościowego, ponieważ odgrywają rolę w prezentacji antygenu. Teraz okazało się, iż pełnią jeszcze inną funkcję – produkują naturalne antybiotyki, nazwane PDDP (proteasome-derived defence peptides, czyli peptydy obronne pochodzące z proteasomu).

Naukowcy z Instytutu Naukowego Weizmanna w Izraelu wyjaśnili, iż nasze ciało produkuje naturalne antybakteryjne peptydy, które stanowią pierwszą linię obrony przed patogenami. Do tej pory sądzono, iż ich wytwarzanie zachodzi głównie w wyniku aktywacji odpowiednich genów. Jednak okazuje się, iż w tym uczestniczą także proteasomy.

Badacze przeprowadzili serię eksperymentów, które pokazały, co dokładnie dzieje się z tymi strukturami, kiedy komórka zostanie zainfekowana przez bakterie. Okazało się, iż zachodzą małe zmiany w ich budowie i funkcji, dzięki czemu zaczynają niszczyć istniejące białka, a na ich bazie wytwarzają peptydy o adekwatnościach przeciwdrobnoustrojowych (PDDP).

Peptydy te uszkadzają błony komórkowe bakterii, doprowadzając do ich śmierci. Efekt ten zaobserwowano zarówno wobec bakterii Gram-dodatnich, jak i Gram-ujemnych, w tym u wyjątkowo opornych na antybiotyki szczepów, takich jak Pseudomonas aeruginosa. Co ważne, PDDP są selektywne – atakują bakterie, ale nie uszkadzają komórek organizmu gospodarza.

– Odkryliśmy nowy mechanizm odporności, który pozwala organizmowi bronić się przed infekcjami. Istnieje on we wszystkich komórkach i odpowiada za produkowanie zupełnie nowej klasy potencjalnych naturalnych antybiotyków – powiedział jeden z autorów odkrycia prof. Yifat Merbl.

Aby potwierdzić swoje przypuszczenia, on i jego zespół przetestowali PDDP na bakteriach rosnących w laboratorium oraz na myszach z zapaleniem płuc i sepsą. Uzyskane wyniki były porównywalne z niektórymi powszechnie stosowanymi antybiotykami. Z kolei, kiedy naukowcy „wyłączyli” w komórkach proteasom, dużo szybciej i łatwiej ulegały one infekcjom takimi bakteriami jak np. salmonella.

Eksperci podkreślają, iż odkrycie nowej funkcji proteasomów może mieć duże znaczenie praktyczne. PDDP mogą stanowić inspirację dla nowych terapii antybakteryjnych, które będą nie tylko skutecznie zwalczać infekcje, ale także pomogą ograniczyć ryzyko wystąpienia oporności na antybiotyki. Ponieważ organizm sam je wytwarza, mogą być lepiej tolerowane przez układ odpornościowy niż syntetyczne antybiotyki.

– To naprawdę ekscytujące, bo jest to mechanizm całkowicie dotąd nieznany. Wewnątrz naszych komórek powstają cząsteczki przeciwbakteryjne, co wydaje się niezwykle ważne i zaskakujące – skomentował publikację w „Nature” immunolog z Imperial College London prof. Daniel Davis, który zastrzegł, iż nazywanie tego odkrycia „nowym źródłem antybiotyków” jest na wyrost, bo badania potrwają lata.

Odkrycie doceniła także mikrobiolożka z King's College London dr Lindsey Edwards. – To potencjalna kopalnia nowych antybiotyków. W minionych dekadach takich substancji poszukiwano, przekopując glebę, a teraz okazuje się, iż możemy mieć je w sobie – powiedziała.