A New York Állam Egyeteméhez tartozó Binghamton Egyetem kutatói három olyan kulcsfontosságú szabályzó lépést azonosítottak, melyek a „pseudomonas aeruginosa” baktérium (az egyik leggonoszabb multirezisztens baktérium) biohártyáinak képződéséhez és fejlődéséhez szükségesek. Az új felfedezés a krónikus fertőzések kezelésének új módszereihez vezethet el.
A baktériumok gyakran tapadnak különféle felületekhez és egybefüggő bevonatot, biohártyát (biofilm), vagy baktériumszőnyeget alkotnak. A bevonat vastagsága néhány mikrométertől a fél méterig terjedhet, és benne több baktériumfaj képviselői is előfordulhatnak. A biohártya a baktériumok szempontjából fontos a krónikus bakteriális fertőzéseknél, vagy a beültetett orvosi eszközöknél fellépő fertőzéseknél, mert a baktériumokat megvédi, és így sokkal nehezebben pusztíthatók el, mint az egyedi sejtek.
A baktériumok biohártya közösségei az öntermelődő váladékban csaknem mindenhol megtalálhatóak, ahol szilárd testek és cseppfolyós állapotban lévő anyagok találkoznak, legyen az a természetben, a kórházakban, vagy az ipari közegekben. A biohártyák a baktériumok okozta krónikus fertőzések és a ragályos betegségek több, mint 80 %-ánál jelen vannak, beleértve a hallójáratok fertőzését, a gasztrointesztinális fekélyeket, a húgyutak fertőzéseit és a cisztás fibrózisban fellépő tüdőgyulladást is.
A biohártyákat igen nehéz megsemmisíteni hagyományos antimikrobás kezelésekkel, mivel csaknem 1500-szor ellenállóbbak az antibiotikumokkal szemben, mint a planktonikus, szabadon lebegő sejtek. A biohártyák állandó problémát jelentenek nagyon sok ipari eljárás esetében is, beleértve a vezetékes ivóvízellátást és az ívóvíz-előállítást is.
„Találtunk egy utat, amin keresztül a biohártyák képződése kontrollálhatóvá válik. Ha rájövünk, hogy ezt az újonnan felfedezett genetikai programot hogyan használjuk, közbeavatkozhatunk a biohártyák képződésébe és talán meg is tudjuk akadályozni azt, vagy sokkal sikeresebben tudjuk kezelni őket.” – magyarázta a kutatást vezető társ-professzorasszony, Karin Sauer.
A „pseudomonas aeruginosa” kórokozó baktériumot a cisztás fibrózisban, egy gyakori és az életet veszélyeztető örökletes betegségben szenvedő betegek halála egyik elsődleges okának tekintik. A baktérium igen elterjedt, főleg kórházakban és nedves környezetben, de akár még antiszeptikumokban is képes megélni.
A kutatók egy korábban ismeretlen genetikai programot dokumentáltak, amely néhány szabályzó lépésből tevődik össze, miközben a „pseudomonas aerugionosa” baktérium foszforilációs módosulási formái változásait keresték. Ezek a szabályzó lépések önmagukban nem alkalmasak arra, hogy a biohártyák növekedésének különböző stádiumaiban megállítsák fejlődését, de arra sem, hogy a kialakult biohártyákat korábbi fejlődési stádiumba fejlesszék vissza. „A probléma az, amikor valakinek krónikus fertőzése van, hogy immunrendszere megpróbálja megtisztítani szervezetét a fertőzéstől, de mégsem képes rá. És minél hosszabb ideig fennáll a krónikus fertőzés állapota, a fertőzés helyén annál nagyobb károsodás következik be a szövetekben. Ez azért van, mert az immunválasz gyakran toxikus összetevők kibocsátását is jelenti, amelyeknek ugyan nincs hatásuk a biohártyákra, de a környező szöveteket károsíthatják.” – magyarázta a kutatás vezetője.
A társ-professzorasszony és kollégái kutatását néhány kérdés motiválta, többek között az, hogy túl tudnak-e járni a biohártya eszén, képesek-e az antibiotikumoknak ellenálló biohártyák képződésébe beleavatkozni, rá tudnak-e jönni, hogyan tudják megakadályozni a biohártyák további képződését és azt, hogy azok ellenállókká váljanak az antibiotikumokkal szemben. Néhány friss kutatási megállapításuk alapján úgy tűnik, igen harsogó „igennel” tudnak válaszolni ezekre a kérdésekre. Sőt, a biohártyák képződéséhez szükséges szabályzó lépéseken túl, a társ-professzorasszony és kutatócsoportja olyan szabályzót is azonosított, amely csak biohártyákban jelenik meg, és amelyről úgy tűnik, hogy az antibiotikus ellenállás szabályozásáért felelős.
„Most már képesek vagyunk arra, hogy módosítsuk a biohártyák ellenállóképességét azáltal, hogy ezt a speciális szabályzót inaktiváljuk. Reméljük, hogy ezeket a felfedezéseket fel tudjuk majd használni a fertőzések kezelésére, mégpedig úgy, hogy interferálunk a biohártyák növekedési pályájával, és visszafejlesztjük a biohártyákat egy olyan állapotba, amelyben általunk sokkal könnyebben kezelhetőbbekké válnak.” – nyilatkozta dr. Sauer.
A kutatást az amerikai Nemzeti Egészségügyi Intézet (NIH) támogatta, ugyanakkor a társ-professzorasszony két, ugyancsak a NIH támogatta, ősszel indult kutatási projektje a biohártyákat különböző aspektusokból vizsgálja. Az egyik az antibiotikus ellenállásra fókuszál és a mögötte rejlő mechanizmusra, míg a másik középpontjában a diszperzió áll, az az eljárás, amely által a biohártya az egyedi bakteriális sejtekbe szétszóródik. A szétszóródott sejteket, vagy planktonikus sejteket könnyebb kezelni. A kutatócsoport meg akarja érteni, a baktérium hogyan dönt arról, mikor hagyja el a biohártyát. Ha ezt megfejtik, akkor fel is tudják használni a krónikus fertőzések kezelésének egyik módjaként.
