Ζήσης Ψάλλας
Πεινάσατε ποτέ τόσο πολύ που θυμώσατε; Νέα έρευνα από τον Adam Rosenthal, επίκουρο καθηγητή Μικροβιολογίας και Ανοσολογίας, διαπίστωσε ότι ορισμένα βακτηριακά κύτταρα πεινάνε επίσης, απελευθερώνοντας επιβλαβείς τοξίνες στο σώμα μας και μας αρρωσταίνουν.
Ο Rosenthal και οι συνεργάτες του από το Harvard, το Princeton και το Danisco Animal Nutrition ανακάλυψαν, χρησιμοποιώντας μια τεχνολογία που αναπτύχθηκε πρόσφατα, ότι γενετικά πανομοιότυπα βακτηριακά κύτταρα της ίδιας κοινότητας έχουν διαφορετικές λειτουργίες, με ορισμένα μέλη να συμπεριφέρονται πιο υπάκουα και άλλα να παράγουν τοξίνες που μας κάνουν να νιώθουμε άρρωστοι.
«Τα βακτήρια συμπεριφέρονται πολύ πιο διαφορετικά από ό,τι πιστεύαμε παραδοσιακά», είπε ο Rosenthal. «Ακόμη και όταν μελετάμε μια κοινότητα βακτηρίων που είναι όλα γενετικά πανομοιότυπα, δεν ενεργούν όλα με τον ίδιο τρόπο. Θέλαμε να μάθουμε γιατί».
Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο Nature Microbiology, είναι ιδιαίτερα σημαντικά για την κατανόηση του πώς και γιατί ορισμένα κύτταρα στις βακτηριακές κοινότητες αναβάλλουν αυτό που -και θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέους τρόπους αντιμετώπισης της αντοχής στα αντιβιοτικά.
Ο Rosenthal αποφάσισε να εξετάσει προσεκτικότερα γιατί ορισμένα βακτηρικά κύτταρα λειτουργούν ως «πολίτες με καλή συμπεριφορά» και άλλα ως «κακοί παράγοντες» που έχουν ως αποστολή να απελευθερώνουν τοξίνες στο περιβάλλον. Επέλεξε το Clostridium perfringens -ένα βακτήριο σε σχήμα ράβδου που μπορεί να βρεθεί στην εντερική οδό των ανθρώπων και άλλων σπονδυλωτών, εντόμων αλλά και στο έδαφος -ως μικρόβιο της μελέτης του.
Με τη βοήθεια μιας συσκευής που ονομάζεται γεννήτρια μικρορευστών σταγονιδίων, οι ερευνητές κατάφεραν να διαχωρίσουν μεμονωμένα βακτηριακά κύτταρα για να τα αποκωδικοποιήσουν. Βρήκαν ότι τα κύτταρα C. perfringens που δεν παρήγαγαν τοξίνες ήταν καλά τροφοδοτημένα με θρεπτικά συστατικά. Από την άλλη πλευρά, τα κύτταρα C. perfringens που παράγουν τοξίνες φάνηκε να στερούνται αυτά τα κρίσιμα θρεπτικά συστατικά.
«Αν δώσουμε περισσότερα από αυτά τα θρεπτικά συστατικά», είπε ο Rosenthal, «ίσως μπορούμε να κάνουμε τα κύτταρα που παράγουν τοξίνες να συμπεριφέρονται λίγο καλύτερα».
Στη συνέχεια, οι ερευνητές εξέθεσαν τα “κακά” κύτταρα σε μια ουσία που ονομάζεται οξικό άλας. Η υπόθεσή τους ήταν αληθινή. Όχι μόνο μειώθηκαν τα επίπεδα τοξινών σε όλη την κοινότητα, αλλά μειώθηκε και ο αριθμός των κακών κυττάρων.
Αλλά μετά από τέτοια εκπληκτικά αποτελέσματα, εμφανίζονται ερωτήματα. Τώρα που έμαθε ότι τα θρεπτικά συστατικά παίζουν σημαντικό ρόλο στην τοξικότητα, ο Rosenthal αναρωτιέται εάν υπάρχουν συγκεκριμένοι παράγοντες στο περιβάλλον που μπορεί να «ενεργοποιούν» την παραγωγή τοξινών σε κάποιους τύπους λοιμώξεων ή αν αυτό το εύρημα ισχύει μόνο για το C. perfringens.
Ο Rosenthal θεωρεί ότι η εισαγωγή θρεπτικών ουσιών στα βακτήρια θα μπορούσε να προσφέρει μια νέα εναλλακτική θεραπεία για τα ζώα και τους ανθρώπους. Για παράδειγμα, ο πρότυπος οργανισμός Clostridium perfringens είναι ένας ισχυρός εχθρός στο κοτέτσι. Καθώς η βιομηχανία τροφίμων απομακρύνεται από τη χρήση αντιβιοτικών, τα πουλερικά μένουν απροστάτευτα από τη θανατηφόρα ασθένεια που εξαπλώνεται ταχέως. Τα πρόσφατα ευρήματα από τους Rosenthal et al. μπορούν να δώσουν στους αγρότες ένα νέο εργαλείο για τη μείωση των παθογόνων βακτηρίων χωρίς τη χρήση αντιβιοτικών.
Όσο για εμάς τους ανθρώπους, υπάρχει περισσότερη δουλειά να γίνει. Ο Rosenthal βρίσκεται στη διαδικασία συνεργασίας με συναδέλφους του για να εφαρμόσει τα πρόσφατα ευρήματα στην αντιμετώπιση της αντοχής στα αντιβιοτικά. Η μικροβιακή αντοχή εμφανίζεται όταν ορισμένα βακτήρια είναι σε θέση να αποφύγουν τον στόχο του φαρμάκου ακόμα και όταν η κοινότητα δεν έχει αναπτύξει μεταλλάξεις για να κάνει όλα τα κύτταρα ανθεκτικά σε ένα αντιβιοτικό. Μια τέτοια αντοχή μπορεί να οδηγήσει σε λιγότερο αποτελεσματική θεραπεία, αλλά οι μηχανισμοί ελέγχου της ανθεκτικότητας αυτής δεν είναι καλά κατανοητοί.
Περισσότερες πληροφορίες: Probe-based bacterial single-cell RNA sequencing predicts toxin regulation. Nature Microbiology, 2023; DOI: 10.1038/s41564-023-01348-4.
