Naukowcy opracowują szczepionkę do zwalczania Salmonelli

Antybiotyki są nadal głównym sposobem leczenia infekcji bakteryjnych. Jednak z powodu szerokiego, a czasem niewłaściwego ich stosowania w medycynie i hodowli zwierząt, pojawiają się oporne patogeny, które nie reagują na leczenie antybiotykami. Zwierzęta hodowlane często cierpią na biegunkę wywołaną przez Salmonellę. Opracowanie szczepionek przeciwko bakteriom jest w wielu przypadkach znacznie trudniejsze niż szczepionki przeciwko wirusom. Jak praktycznie wszystkie patogeny, bakterie są w stanie ominąć skuteczność szczepionki poprzez modyfikację swoich genów. W przypadku wielu patogenów takie adaptacje genetyczne pod presją selekcyjną po szczepieniu spowodują zmniejszenie ich zjadliwości lub przystosowania. Pozwala to patogenom uciec przed skutkami szczepienia, ale za cenę ograniczenia przenoszenia lub powodowania mniejszych szkód. Jednak niektóre patogeny, w tym wiele bakterii, bardzo dobrze zmieniają się w sposób, który pozwala im uniknąć skutków szczepień, pozostając jednocześnie wysoce zakaźnymi.

Dla naukowców, którzy chcą opracować szczepionki, ten rodzaj unikania odporności jest podstawowym problemem od dziesięcioleci. Jeśli postanowią opracować szczepionki przeciwko patogenom bakteryjnym, często zauważą, że szybko stają się one nieskuteczne.

Unikanie immunologicznego ataku

W czasopiśmie Nature Microbiology opublikowano wyniki badań naukowców z ETH Zurich i Uniwersytetu w Bazylei, którzy wykorzystali właśnie ten mechanizm, aby opracować skuteczną szczepionkę przeciwko bakteriom. Udało im się opracować szczepionkę przeciwko Salmonelli, która zamiast próbować zabijać bakterie jelitowe, kieruje ich ewolucją w jelitach, aby uczynić je słabszym patogenem.

Pozwoliło nam to wykazać, że unikanie odporności jest nie tylko głównym wyzwaniem w opracowywaniu szczepionek, ale że w rzeczywistości można to dobrze wykorzystać zarówno w medycynie, jak i weterynarii” – wyjaśnia prof. Emma Slack z ETH. „Mechanizm można użyć do kierowania ewolucją patogennych mikroorganizmów w określonym kierunku – w naszym przypadku w ślepy zaułek”.

Szczepionka skojarzona i jej skuteczność

W swoim badaniu naukowcy zaszczepili myszy serią nieco innych szczepionek przeciwko Salmonella typhimurium i zaobserwowali, jak Salmonella w jelitach zwierząt modyfikuje swoje geny, aby uniknąć skutków szczepionki. Pozwoliło to im zidentyfikować pełne spektrum możliwych mutacji immunologicznych u Salmonella typhimurium. Następnie naukowcy opracowali szczepionkę skojarzoną z czterech szczepów Salmonelli, która obejmowała pełne spektrum możliwości unikania genetycznego przez bakterie.

Ta skojarzona szczepionka spowodowała zaskakujące uniki immunologiczne, powodując atrofię ważnej powłoki cukrowej Salmonelli na powierzchni. Chociaż bakterie nadal były w stanie namnażać się w jelitach zwierząt, w dużej mierze nie były w stanie zainfekować tkanek organizmu i wywołać choroby. Dzieje się tak, ponieważ powłoka cukrowa jest częścią powłoki ochronnej bakterii, która chroni je przed obroną gospodarza, a także przed wirusami, które często infekują i zabijają bakterie. W testach na myszach naukowcy byli w stanie wykazać, że ich nowa szczepionka skuteczniej zapobiegała zakażeniom Salmonellą niż istniejące szczepionki zatwierdzone do stosowania u świń i kurcząt.

Naukowcy planują teraz wykorzystać tę samą zasadę do opracowania szczepionek przeciwko innym mikroorganizmom – na przykład przeciwko szczepom bakterii opornych na środki przeciwdrobnoustrojowe. Ponadto powinno być możliwe wykorzystanie podejścia w biotechnologii i doprowadzenie do określonych modyfikacji w mikroorganizmach poprzez wywieranie presji selekcyjnej za pomocą szczepionek.

Źródła: https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2021/06/luring-bacteria-into-a-trap.html

https://www.nature.com/articles/s41564-021-00911-1