Sustav samouništenja kod TBC bakterija može dovesti do „savršenog lijeka“
Novo istraživanje istražuje strukturu prirodnog samodestruktivnog mehanizma sadržanog u bakteriji koja uzrokuje tuberkulozu u ljudi. Iskorištavanje ovog mehanizma pomoću novih otkrića uskoro može dovesti do boljih tretmana.
U Sjedinjenim Državama se više od 9.000 slučajeva tuberkuloze (TB) dogodilo 2017. godine.
Iako SAD imaju jednu od najnižih stopa TBC-a na svijetu, bolest je i dalje jedan od 10 vodećih uzroka smrti širom svijeta.
Zapravo, Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) procjenjuje da je približno 10 milijuna ljudi imalo TB u 2017. godini, a da je 1,6 milijuna ljudi umrlo kao rezultat toga.
U pokušaju da osmisli učinkovitije lijekove protiv TBC-a, međunarodni tim istraživača krenuo je istražiti sustav toksin-antitoksin koji TB bakterija prirodno sadrži.
Znanstvenici - na čelu s Annabel Parret, iz Europskog laboratorija za molekularnu biologiju u Hamburgu u Njemačkoj - objašnjavaju svoje napore i detaljno otkrivaju u časopisu Molekularna stanica.
Proučavanje sustava ‘toksin-antitoksin’
Kao što Parret i njezin tim objašnjavaju u svom radu, bakterijske stanice često imaju sustav toksin-antitoksin koji igra važnu ulogu u načinu na koji bakterije reagiraju i prilagođavaju se stresnim uvjetima. Takva stanja uključuju gladovanje ili liječenje antibioticima.
Sustav sadrži otrovni protein i "antidot" ili antitoksin koji neutralizira toksine. " U normalnim uvjetima, antitoksin blokira aktivnost toksina. Međutim, u stresnim okolnostima - kao što je liječenje antibioticima - antitoksin se brzo razgrađuje i toksin se aktivira.
Genom Mycobacterium tuberculosis ima oko 80 skupina gena. Od njih tri gena kodiraju antitoksine koji su neophodni za život i dobro funkcioniranje bakterije.
Tako su Parret i kolege zumirali toksine koji bi nadopunili ova tri gena koji kodiraju antitoksin u nadi da bi ih mogli "iskoristiti" za razvoj novih terapija protiv TB.
Preciznije, istraživači su se povukli iz prethodnih studija i odlučili se usredotočiti na samo jedan od ova tri sustava toksin-antitoksin.
Odabrali su upravo ovaj sustav jer je ovdje učinak toksina mnogo jači nego u drugim sustavima: Ako "protuotrov" nije prisutan, toksin jednostavno ubija TBC bakteriju.
Znanstvenici su ispitali strukturu ovog sustava. Kao što Parret objašnjava, "Cilj nam je bio vidjeti strukturu [toksin-antitoksin] sustava, kako bismo ga mogli pokušati razumjeti, pa čak i manipulirati."
Prema ‘savršenom lijeku protiv tuberkuloze’
Znanstvenici su otkrili da struktura ovog sustava izgleda vrlo slično toksinima kolere i difterije. "Izgleda poput dijamanta i vrlo je stabilan", kaže koautor studije Matthias Wilmanns.
Koristeći mišji model infekcije TB-om i liječenje antibioticima, proučavali su ponašanje sustava toksin-antitoksin.
Otkrili su da kada se toksin odvoji od protuotrova, postaje aktivan i počinje "izjedati" molekule NAD +, koji su stanični metaboliti neophodni za život stanice.
Na kraju, progresivna razgradnja molekula ubija sve bakterijske stanice, jednu po jednu. Istraživači se nadaju da će iskoristiti ovaj prirodni mehanizam samouništenja za stvaranje novih, učinkovitijih lijekova protiv TB.
Zapravo, objašnjava Parret, "naši suradnici u Toulouseu već su mogli produljiti životni vijek miševa zaraženih TBC-om aktivirajući toksin na kontroliran način."
„Ako pronađemo molekule koje mogu poremetiti sustav [toksin-antitoksin] - i na taj način potaknuti staničnu smrt - kod bolesnika s TB, to bi bio savršeni lijek [...]. Ako uspijemo, ovo bi mogao biti novi pristup liječenju TBC-a i drugih zaraznih bolesti. "
Annabel Parret
