Ισραηλινοί επιστήμονες αναπτύσσουν θεραπείες με φωτοκύτταρο

Σε μια πρωτοποριακή μελέτη, Ισραηλινοί ερευνητές ανακάλυψαν έναν τρόπο να αξιοποιήσουν τους κάδους απορριμάτων με φωτοκύτταρο για να αναπτύξουν πιο ακριβείς θεραπείες για την καταπολέμηση των λοιμώξεων.

Οι επιστήμονες στο Ινστιτούτο Weizmann ανακάλυψαν ότι τα πρωτεοσώματα, αυτοί οι κάδοι με φωτοκύτταρο, που είναι υπεύθυνοι για την αποδόμηση των ανεπιθύμητων πρωτεϊνών, παράγουν επίσης αντιμικροβιακά πεπτίδια που προστατεύουν το σώμα από βακτηριακές λοιμώξεις.

Ενώ τα πρωτεασώματα ήταν ήδη γνωστό ότι διασπούν και ανακυκλώνουν τις πρωτεΐνες, η μελέτη ανακάλυψε ότι παράγουν επίσης συνεχώς αντιμικροβιακά πεπτίδια (AMPs) κατά τη διαδικασία της αποδόμησης των πρωτεϊνών. 

Αυτά τα πεπτίδια αποτελούν μέρος του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος, προσφέροντας μια ταχεία, πρώτης γραμμής άμυνα ενάντια στα βακτήρια, τους ιούς και τους μύκητες.

Οι ερευνητές, σε συνεργασία με επιστήμονες από το Εβραϊκό Πανεπιστήμιο της Ιερουσαλήμ, το Πανεπιστήμιο Bar-Ilan και το Πανεπιστήμιο του Ιλινόι στις ΗΠΑ, ανακάλυψαν ότι αυτά τα πεπτίδια παράγονται από πρωτεασώματα σε συνεχή βάση και ότι η παραγωγή τους αυξάνεται κατά τη διάρκεια βακτηριακών λοιμώξεων.

Τα ευρήματα, τα οποία θα μπορούσαν να αλλάξουν σημαντικά την προσέγγιση της επιστήμης στη θεραπεία των λοιμώξεων, δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Nature.

«Εξετάσαμε όλα τα δεδομένα που είχαμε συλλέξει γενικά και αναρωτηθήκαμε αν θα μπορούσαν τα προϊόντα διάσπασης να έχουν άλλη λειτουργία, πέρα από την παρουσίασή τους στο ανοσοποιητικό σύστημα» είπε ο καθηγητής Yifat Marbel, επικεφαλής της μελέτης.

Η απάντηση ήρθε με τη μορφή των AMPs, τα οποία εδώ και καιρό έχουν αναγνωριστεί ως βασικά συστατικά του ανοσοποιητικού συστήματος. Ωστόσο, προηγουμένως δεν ήταν σαφές ότι αυτά τα πεπτίδια παράγονταν συνεχώς από πρωτεασώματα ως μέρος της κανονικής τους λειτουργίας αποικοδόμησης πρωτεΐνης.

Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι οι βακτηριακές λοιμώξεις προκαλούν τα πρωτεοσώματα να εισέλθουν σε λειτουργία «turbo», δίνοντας προτεραιότητα στη δημιουργία πεπτιδίων που είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά έναντι των βακτηρίων.

Μία από τις πιο ελπιδοφόρες πρακτικές εφαρμογές αυτής της ανακάλυψης είναι η ανάπτυξη νέων, φυσικών θεραπειών για βακτηριακές λοιμώξεις. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι μπορούν να δημιουργήσουν πιο στοχευμένες και ασφαλέστερες θεραπείες.

«Μέχρι τώρα, δεν γνωρίζαμε τίποτα για τη σύνδεση μεταξύ των προϊόντων του πρωτεασώματος και αυτών των πεπτιδίων», εξήγησε ο Marbel. «Μετά τα ευρήματα, πραγματοποιήσαμε μια ολοκληρωμένη σειρά πειραμάτων που έδειξαν ότι τα πρωτεοσώματα είναι κεντρικά σε αυτό το αμυντικό σύστημα», ανέφερε.

Αυτά τα πεπτίδια, που παράγονται ήδη από τον οργανισμό, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη θεραπεία λοιμώξεων χωρίς τις παρενέργειες ή τα προβλήματα αντίστασης που σχετίζονται με τα παραδοσιακά αντιβιοτικά, αναφέρεται.

Μια άλλη βασική εφαρμογή είναι στην εξατομικευμένη ιατρική για άτομα με εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα, όπως ασθενείς με καρκίνο ή λήπτες μοσχευμάτων οργάνων. 

Η ενίσχυση των αντιμικροβιακών πεπτιδίων θα μπορούσε να βοηθήσει αυτούς τους ασθενείς να καταπολεμήσουν τις λοιμώξεις πιο αποτελεσματικά, προσφέροντας μια ασφαλέστερη και πιο αποτελεσματική εναλλακτική λύση στις παραδοσιακές θεραπείες.

Η μελέτη εντόπισε επίσης περισσότερα από 270.000 πιθανά αντιμικροβιακά πεπτίδια που κρύβονται μέσα σε πρωτεΐνες σε όλο το ανθρώπινο σώμα.

Αυτή η μεγάλη δεξαμενή πεπτιδίων θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως πολύτιμος πόρος για την ανάπτυξη νέων θεραπειών. 

Αξιοποιώντας αυτά τα πεπτίδια, οι ερευνητές θα μπορούσαν να δημιουργήσουν στοχευμένες θεραπείες για συγκεκριμένες βακτηριακές λοιμώξεις, ελαχιστοποιώντας την ανάγκη για αντιβιοτικά ευρέος φάσματος που συχνά προκαλούν βλάβη στο μικροβίωμα του σώματος και συμβάλλουν στην αντίσταση στα αντιβιοτικά.

Τα πρακτικά οφέλη αυτών των ευρημάτων αποδείχθηκαν επίσης σε πειράματα σε ζωντανά ζώα, όπου η θεραπεία με αντιμικροβιακά πεπτίδια μείωσε σημαντικά την ανάπτυξη βακτηρίων και προστάτευσε τα ποντίκια από βλάβη στους πνεύμονες και σήψη.

«Αυτά τα ευρήματα ήταν εκπληκτικά σε δύο επίπεδα», είπε ο Marbel. «Πρώτον, έδειξαν ότι ένα πεπτίδιο που παράγεται τακτικά από το σώμα θα μπορούσε να αντιμετωπίσει ακραίες βακτηριακές απειλές όταν χορηγηθεί σε υψηλές ποσότητες. Δεύτερον, η αποτελεσματικότητα αυτών των πεπτιδίων ήταν συγκρίσιμη με τη θεραπεία με ένα ισχυρό αντιβιοτικό.»

Η ανακάλυψη ότι οι βακτηριακές λοιμώξεις αναγκάζουν τα πρωτεασώματα να προσαρμόσουν τον τρόπο με τον οποίο κόβουν τις πρωτεΐνες - και δίνουν προτεραιότητα στη δημιουργία αντιμικροβιακών πεπτιδίων - προσφέρει μια βαθύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο το σώμα ανταποκρίνεται στα παθογόνα και μπορεί να έχει επιπτώσεις σε μια σειρά αυτοάνοσων ασθενειών και καρκίνου.

«Αυτή η μελέτη υπογραμμίζει τον τρόπο με τον οποίο η ανάπτυξη τεχνολογίας και η βασική έρευνα ενσωματώνονται μεταξύ τους με τρόπους που μερικές φορές είναι απρόβλεπτοι», δήλωσε ο καθηγητής Marbel. 

«Χωρίς την τεχνολογία που μας επιτρέπει να κοιτάμε στους κυψελοειδείς κάδους απορριμμάτων, δεν θα μπορούσαμε να είχαμε κάνει αυτή την ανακάλυψη. Αλλά όταν αναπτύξαμε την τεχνολογία, δεν μπορούσαμε να φανταστούμε τι θα βρίσκαμε», ανέφερε.