Νέα γενιά αντιβιοτικών με βακτήρια-κανίβαλους

Του Γιώργου Ευθυμίου*

Βακτήρια-«ντόμπερμαν», γενετικά τροποποιημένα και προγραμματισμένα να σκοτώνουν άλλα παθογόνα βακτήρια που προκαλούν βαριές λοιμώξεις, μεταξύ των οποίων και ωτίτιδες, κατασκεύασαν βιοτεχνολόγοι από τη Σιγκαπούρη.

Στις αρχές Σεπτεμβρίου, η ομάδα του Matthew Chang, από το Nanyang Technological University, δημοσίευσε μία εργασία, η οποία περιγράφει τη χρήση ενός μη παθογόνου στελέχους του βακτηρίου Escherichia coli ως φονικού όπλου απέναντι σε παθογόνα βακτήρια, όπως το Pseudomonas aeruginosa, το οποίο προκαλεί ωτίτιδες και διάφορες άλλες λοιμώξεις, όπως σε τραύματα ή εγκαύματα. Μάλιστα, το εν λόγω βακτήριο μπορεί να οδηγήσει ασθενείς, που βρίσκονται σε ανοσοκαταστολή, και σε πιο σοβαρές καταστάσεις, όπως η πνευμονία ή η σηψαιμία.Το σενάριο «μικροοργανισμοί εναντίον μικροοργανισμών» δεν είναι κάτι καινούργιο. Για παράδειγμα, η χρήση βακτηριοφάγων, δηλαδή ιών που προσβάλλουν και σκοτώνουν συγκεκριμένα βακτήρια, εξετάστηκε από τις αρχές κιόλας του 20ού αιώνα, όμως αποδείχθηκε αναποτελεσματική σε κλινικό επίπεδο. Επίσης, ο άνθρωπος ανακάλυψε και χρησιμοποίησε τα αντιβιοτικά, φυσικές ουσίες από μύκητες ή βακτήρια που δρουν ενάντια σε παθογόνα βακτήρια.

Αυτό που κάνει συγκλονιστική την ανακάλυψη του Matthew Chang και της ομάδας του είναι το γεγονός ότι με μεθόδους γενετικής μηχανικής τροποποίησε το γενετικό υλικό του βακτηρίου Escherichia coli, αλλάζοντας κατά τέτοιον τρόπο τη «συμπεριφορά» του προς τα γειτονικά μικρόβια, ώστε να εξυπηρετεί τους σκοπούς μας, δηλαδή την εξουδετέρωση του παθογόνου μικροβίου Pseudomonas aeruginosa.

Γενετική μηχανική

Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε περιελάμβανε αρχικά την εισαγωγή ενός γονιδίου στο γονιδίωμα του βακτηρίου Escherichia coli, το οποίο κωδικοποιεί την τοξίνη microcin S (MccS), που σκοτώνει τα μικρόβια Pseudomonas aeruginosa. Επειτα, ακολούθησε η εισαγωγή και ενός άλλου γονιδίου που κωδικοποιεί το ένζυμο DNase Ι, το οποίο διαλύει το προστατευτικό κάλυμμα πολυσακχαριτών που συνθέτουν τα μικρόβια Pseudomonas aeruginosa, για να αποφύγουν την επίθεση από τα κύτταρα του ανοσοποιητικού (βιοϋμένια). Τέλος, προστέθηκε και ένα τρίτο γονίδιο που κωδικοποιεί έναν υποδοχέα, ο οποίος αναγνωρίζει τα μόρια που χρησιμοποιούν τα κύτταρα του Pseudomonas aeruginosa, για να επικοινωνούν.

Ο όλος μηχανισμός είναι άκρως εξειδικευμένος κατά του Pseudomonas aeruginosa, χωρίς να επηρεάζει τα ανθρώπινα κύτταρα ή τα φιλικά μικρόβια που συμβιώνουν με τον ανθρώπινο οργανισμό. Αυτό αποτελεί και το σημαντικότερο πλεονέκτημα της μεθόδου σε σύγκριση με τα αντιβιοτικά, τα οποία συχνά έχουν τοξικές παρενέργειες για τον ασθενή, προκαλούν την εμφάνιση ανθεκτικών μικροβιακών στελεχών και σκοτώνουν τα φιλικά μικρόβια του εντέρου που είναι ωφέλιμα για πολλές λειτουργίες μας.

Οι προοπτικές μιας τέτοιας προσέγγισης είναι τεράστιες. Για παράδειγμα, τα βακτήρια της εντερικής μας μικροχλωρίδας θα μπορούσαν να τροποποιηθούν με τέτοιον τρόπο ώστε να μας προστατεύουν από τα 10-20 πιο παθογόνα γένη μικροβίων. Ετσι θα αποφεύγαμε τα αντιβιοτικά που, πρώτον, επιβαρύνουν τον οργανισμό μας και, δεύτερον, έχουν αποτελεσματικότητα με ημερομηνία λήξης.

Επιπλέον, άλλες ομάδες, όπως αυτή του William Bentley στο University of Maryland, στις ΗΠΑ, έχουν χρησιμοποιήσει παρόμοιες τεχνικές και για την αντιμετώπιση ασθενειών, όπως ο καρκίνος, οπότε είναι πολύ πιθανό αυτή η κυτταρικά στοχευμένη μέθοδος να βοηθήσει και στην καταπολέμηση πολλών διαφορετικών ασθενειών. Σήμερα, ο Chang και ο Bentley συνεργάζονται σε ένα κοινό ερευνητικό πρόγραμμα για τη γενετική τροποποίηση ενός νέου βακτηρίου Escherichia coli, που θα είναι αποτελεσματικό ενάντια σε ένα μεγαλύτερο φάσμα παθογόνων μικροβίων.

Φυσικά, για την κλινική εφαρμογή μιας τέτοιας μεθόδου, πρέπει να επιβεβαιωθεί και η ασφάλειά της, αφού δεν είναι γνωστό αν οι διάφορες γενετικές τροποποιήσεις στα μικρόβια αυτά έχουν πιθανές αρνητικές επιδράσεις για τον ασθενή. Πάντως, είναι σίγουρα μία πολύ ενδιαφέρουσα ιδέα που θα μπορούσε να μας απαλλάξει από τους μπελάδες των παθογόνων βακτηρίων που γίνονται ολοένα πιο ανθεκτικά στα αντιβιοτικά.

* Διδάκτορος Βιοτεχνολογίας του Πανεπιστημίου Surrey και επιστημονικού συνεργάτη στο Τμήμα Βιολογίας του ΕΚΠΑ