Emberi sejtekhez kapcsolódó bakteriális vírusok nyithatnak új irányt a terápiás fejlesztésekben

A HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont Biokémiai Intézetének Transzlációs Mikrobiológia Laboratóriumában dolgozó kutatók arra voltak kíváncsiak, hogy a baktériumokat fertőző vírusok (a bakteriofágok) miként tudnak megtapadni emberi sejtek felszínén?

A kutatók először egészséges és felborult bélflórájú önkéntesektől gyűjtött, több ezer fágot tartalmazó mintát futtattak végig emberi bélhámsejteken, és megnézték, melyik fág ragad meg rajtuk. Így sikerült azonosítaniuk néhány olyan felszíni fehérjét, amely molekuláris "ragasztóként" működik.

A hatásmechanizmust kísérletekkel is igazolták a kutatók. A fehérjéért felelős gént átültették egy olyan fágba, amely önmagában egyáltalán nem szokott emberi sejtekhez tapadni. Ezt követően a "feljavított" fág könnyedén megtapadt és bejutott az emberi sejtekbe, egereknek megetetve pedig sokkal tovább maradt a bélrendszerükben, mint az eredeti, tapadásra képtelen fág. Azt is megfigyelték, hogy ragasztófehérje szerkezetében mutatkozó egészen apró különbségek is számítanak: két, szinte egyforma módosított fágváltozat kissé eltérő módon és erősséggel tapadt meg, ami arra utal, hogy a természet finoman is tudja hangolni ezt a képességet.

Embereket nem fertőznek

Fontos hangsúlyozni: ez nem azt jelenti, hogy a fágok "emberi vírusokká" válnának – evolúciósan továbbra is inkompatibilisek az emberi sejtekkel, azokat nem tudják megfertőzni. Ami történik, az pusztán fizikai kapcsolódás: a fág megtapad a sejtfelszínen, majd a sejt saját anyagfelvételi mechanizmusa egy hólyagocskába zárva a belsejébe szállítja. A sejtbe jutott, tapadóképes fágok az endoplazmatikus retikulum – a sejt belső szállító- és feldolgozórendszerei – felé is eljutnak, méghozzá éppen azok a változatok, amelyek a leghatékonyabban jutottak be a sejtekbe.

"A fágokra sokáig baktériumvadász vírusokként tekintettünk, viszont úgy tűnik, ennél összetettebb szereplők: közvetlenül kapcsolódhatnak az emberi sejtek felszínéhez is. Nem emberi vírusokká válnak, hanem olyan molekuláris kapaszkodókat használnak, amelyek később célzottabb fágterápiák tervezésében is fontosak lehetnek" – mondta Apjok Gábor, a kutatás társ-első és társ-levelező szerzője.

Többet tudunk a mikrobiomról

Az eredmények a mikrobiomról alkotott képet is árnyalják. A kutatók két nagy, közel 75 ezer vírusgenomot felölelő adatbázist is átvizsgáltak, és azt találták, hogy a tapadásért felelős fehérjedomének a valós emberi bélvírus-közösségekben sem ritkaságok. A tapadóképes fágok gyakoribbak voltak egészséges emberek bélmintáiban, mint a gyulladásos bélbetegségben szenvedőkében. A kutatók szerint ez azt jelenti, hogy a jól működő, ép bélnyálkahártya környezetében stabilabban maradhatnak fenn – jelenlétük tehát inkább jele az egészséges bélnyálkahártyának, nem pedig annak oka.

"Az emésztőrendszerünkben a fágok nem üres térben mozognak: nyákrétegek, baktériumok és hámsejtek között kell fennmaradniuk. Bizonyos felszíni fehérjék abban is segíthetik őket, hogy meg is tapadjanak ezen a környezeten" – mondta Sári Tóbiás, a kutatás megosztott első szerzője.

Jövőbeli terápiák előfutára lehet

A felfedezés a fágterápia – a baktériumfertőzéseket bakteriofágokkal kezelő, az antibiotikum-rezisztencia korában egyre felértékelődő módszer – szempontjából is jelentős lehet. A kutatók felvetették, hogy a most azonosított tapadófehérjéket tervezhető fágokba építve lehetőség nyílna pontosabban célba juttatni és a kívánt helyen tartani a terápiás vírusokat. Egy még merészebb – egyelőre csak elméleti lehetőségként létező – ötlet szerint olyan sejten belüli szállítójárművekként is szolgálhatnának, amelyek az endoplazmatikus retikulumhoz kötődő betegségekhez (mint a cisztás fibrózishoz) juttatnának hatóanyagot.

"Ehhez értenünk kell, hogyan jutnak el a fágok a megfelelő helyre, hogyan maradnak ott, és milyen kapcsolatba léphetnek az emberi szövetekkel" – mondta erről Kintses Bálint, a kutatócsoport vezetője és a tanulmány társ-levelező szerzője.

A mostani kutatás még számos kérdést hagyott nyitva. Egyelőre nem tudni biztosan, hogy a sejtbe jutott fágok ténylegesen épek maradnak-e; pontosan milyen mechanizmus áll az egerekben tapasztalt hosszabb bélrendszeri jelenlét mögött; és hogy mindez milyen élettani következményekkel járhat. Ezen kérdések tisztázása még a jövő kutatásainak feladata.