Systém sebezničení bakterií TB může vést k „dokonalému léku“
Nový výzkum zkoumá strukturu přirozeného sebezničujícího mechanismu obsaženého v bakterii, která u lidí způsobuje tuberkulózu. Využití tohoto mechanismu pomocí těchto nových poznatků může brzy vést k lepší léčbě.
Ve Spojených státech se v roce 2017 vyskytlo více než 9 000 případů tuberkulózy (TBC).
Přestože USA mají jednu z nejnižších hodnot TBC na celém světě, onemocnění zůstává jednou z 10 hlavních příčin úmrtí po celém světě.
Světová zdravotnická organizace (WHO) ve skutečnosti odhaduje, že v roce 2017 mělo TBC přibližně 10 milionů lidí a v důsledku toho zemřelo 1,6 milionu lidí.
Ve snaze navrhnout účinnější léky proti TBC se mezinárodní tým vědců rozhodl prozkoumat toxin-antitoxinový systém, který bakterie TB přirozeně obsahuje.
Vědci - vedeni Annabel Parret z Evropské laboratoře molekulární biologie v Hamburku v Německu - vysvětlili své úsilí a podrobně popsali svá zjištění v časopise Molekulární buňka.
Studium systému „toxin-antitoxin“
Jak Parret a její tým ve své práci vysvětlují, bakteriální buňky mají často toxin-antitoxinový systém, který hraje důležitou roli v tom, jak bakterie reagují a přizpůsobují se stresovým podmínkám. Mezi takové stavy patří hladovění nebo léčba antibiotiky.
Systém obsahuje toxický protein a „toxin neutralizující„ protijed “nebo antitoxin.“ Za normálních podmínek antitoxin blokuje aktivitu toxinu. Ve stresových podmínkách - například při léčbě antibiotiky - se však antitoxin rychle rozpadá a toxin se aktivuje.
Genom Mycobacterium tuberculosis má kolem 80 skupin genů. Z nich tři geny kódují antitoxiny, které jsou nezbytné pro život a dobré fungování bakterie.
Parret a kolegové tedy přiblížili toxiny, které by doplňovaly tyto tři geny kódující antitoxin, v naději, že je mohou „využít“ „pro vývoj nových anti-TB terapií“.
Přesněji řečeno, vědci čerpali z předchozích studií a rozhodli se zaměřit pouze na jeden z těchto tří toxin-antitoxinových systémů.
Vybrali si tento konkrétní systém, protože zde je účinek toxinu mnohem silnější než v jiných systémech: Pokud není přítomen „protijed“, toxin jednoduše zabíjí bakterii TB.
Vědci tedy zkoumali strukturu tohoto systému. Jak vysvětluje Parret, „Naším cílem bylo vidět strukturu systému [toxin-antitoxin], abychom se ho mohli pokusit pochopit a dokonce s ním manipulovat.“
Směrem k „dokonalému léku proti TBC“
Vědci zjistili, že struktura tohoto systému vypadá velmi podobně jako toxiny cholery a záškrtu. "Vypadá to jako diamant a je velmi stabilní," říká spoluautor studie Matthias Wilmanns.
Pomocí myšího modelu TB infekce a antibiotické léčby studovali chování toxin-antitoxinového systému.
Odhalili, že když se toxin oddělí od svého protijedu, stane se aktivním a začne „žrat“ molekuly NAD +, které jsou buněčnými metabolity nepostradatelnými pro život buňky.
Postupná degradace molekul nakonec zabije všechny bakteriální buňky, jeden po druhém. Vědci doufají, že využijí tento přirozený mechanismus sebezničení k vytvoření nových, účinnějších léků proti TBC.
Ve skutečnosti vysvětluje Parret: „Naši spolupracovníci v Toulouse již byli schopni prodloužit životnost myší infikovaných TBC kontrolovanou aktivací toxinu.“
"Pokud najdeme molekuly, které mohou narušit systém [toxin-antitoxin] - a tím spustit buněčnou smrt - u pacientů s TBC, byla by to dokonalá droga [...]." Pokud uspějeme, může to být nový přístup k léčbě TBC a dalších infekčních onemocnění. “
Annabel Parret
