Systém sebazničenia u TB baktérií môže viesť k „dokonalému lieku“
Nový výskum skúma štruktúru prirodzeného sebadeštruktívneho mechanizmu obsiahnutého v baktérii, ktorá spôsobuje tuberkulózu u ľudí. Využitie tohto mechanizmu pomocou týchto nových poznatkov môže čoskoro viesť k lepšej liečbe.
V USA sa v roku 2017 vyskytlo viac ako 9 000 prípadov tuberkulózy (TBC).
Aj keď USA majú jednu z najnižších mier tuberkulózy na svete, choroba zostáva jednou z 10 najčastejších príčin úmrtia na celom svete.
Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) v skutočnosti odhaduje, že v roku 2017 malo TBC približne 10 miliónov ľudí a následkom toho zomrelo 1,6 milióna ľudí.
V snahe navrhnúť účinnejšie lieky proti TBC sa medzinárodný tím vedcov rozhodol preskúmať toxín-antitoxínový systém, ktorý baktéria TB prirodzene obsahuje.
Vedci pod vedením Annabel Parret z Európskeho laboratória pre molekulárnu biológiu v nemeckom Hamburgu vysvetľujú svoje úsilie a podrobne popisujú svoje zistenia v časopise Molekulárna bunka.
Štúdium systému „toxín-antitoxín“
Ako vysvetľuje Parret a jej tím vo svojom príspevku, bakteriálne bunky majú často toxín-antitoxínový systém, ktorý hrá dôležitú úlohu v tom, ako baktérie reagujú a adaptujú sa na stresové podmienky. Medzi takéto stavy patrí hladovanie alebo liečba antibiotikami.
Systém obsahuje toxický proteín a „toxín neutralizujúci„ protijed “alebo antitoxín.“ Za normálnych podmienok antitoxín blokuje aktivitu toxínu. Za stresových okolností - napríklad pri liečbe antibiotikami - sa antitoxín rýchlo rozkladá a toxín sa aktivuje.
Genóm Mycobacterium tuberculosis má okolo 80 skupín génov. Z nich tri gény kódujú antitoxíny, ktoré sú nevyhnutné pre život a dobré fungovanie baktérie.
Parret a kolegovia teda priblížili toxíny, ktoré by doplnili tieto tri gény kódujúce antitoxín, v nádeji, že ich môžu „zneužiť“ „na vývoj nových anti-TB terapií“.
Vedci konkrétnejšie čerpali z predchádzajúcich štúdií a rozhodli sa zamerať iba na jeden z týchto troch toxín-antitoxínových systémov.
Vybrali si tento konkrétny systém, pretože tu je účinok toxínu oveľa silnejší ako v iných systémoch: Ak nie je prítomné „antidotum“, toxín jednoducho zabíja baktériu TB.
Vedci teda preskúmali štruktúru tohto systému. Ako vysvetľuje Parret, „Našim cieľom bolo vidieť štruktúru systému [toxín-antitoxín], aby sme sa ho mohli pokúsiť pochopiť a dokonca s ním manipulovať.“
Smerom k „dokonalému lieku proti TBC“
Vedci zistili, že štruktúra tohto systému vyzerá veľmi podobne ako toxíny z cholery a záškrtu. „Vyzerá to ako diamant a je to veľmi stabilné,“ hovorí spoluautor štúdie Matthias Wilmanns.
Pomocou myšacieho modelu infekcie TBC a antibiotickej liečby študovali správanie toxín-antitoxínového systému.
Odhalili, že keď sa toxín oddelí od protijedu, stane sa aktívnym a začne „požierať“ molekuly NAD +, ktoré sú bunkovými metabolitmi nevyhnutnými pre život bunky.
Postupná degradácia molekúl nakoniec usmrtí všetky bakteriálne bunky jeden po druhom. Vedci dúfajú, že tento prírodný mechanizmus sebazničenia využijú na výrobu nových a účinnejších liekov proti TBC.
Vysvetľuje Parret: „Naši spolupracovníci v Toulouse už dokázali predĺžiť životnosť myší infikovaných TBC riadenou aktiváciou toxínu.“
„Ak nájdeme u pacientov s TBC molekuly, ktoré môžu narušiť systém [toxín-antitoxín] - a tým spustiť bunkovú smrť -, bol by to dokonalý liek [...]. Ak uspejeme, mohol by to byť nový prístup k liečbe TBC a iných infekčných chorôb. “
Annabel Parret
