Kilka miliardów lat temu rozpoczął się genetyczny wyścig zbrojeń pomiędzy bakteriami a ich wirusowymi zabójcami. Ta pozornie odwieczna walka trwa do dziś, a jej skutkiem są choroby, które każdego roku zabijają dziesiątki tysięcy ludzi na całym świecie.

Niedawne badanie opublikowane w czasopiśmie Science ujawnia kluczowe informacje na temat wpływu środków zabójczych bakterii, zwanych bakteriofagami lub fagami, na nasilenie cholery, przenoszonej przez wodę choroby biegunkowej. Cholera zabija od 21 000 do 143 000 ludzi rocznie na całym świecie. Jest to choroba biedy, która uderza w regiony pozbawione czystej wody pitnej i urządzeń sanitarnych.

Zespół, w skład którego wchodzi profesor mikrobiologii i immunologii McGill Jesse Shapiro, przeprowadził, jego zdaniem, jedno z największych badań genetycznych w celu analizy dynamicznego związku między bakteriami cholery, ich bakteriofagami i antybiotykami.

Badanie podkreśla możliwość opracowania nowych strategii wykorzystania bakteriofagów do zabijania lekoopornych bakterii wywołujących cholerę i inne choroby nękające cywilizację od wieków. Ujawniło drogę do nowej diagnostyki i łagodzenia oporności na antybiotyki.

„Cholera to wyniszczająca infekcja przenoszona przez wodę, która każdego roku powoduje miliony przypadków i tysiące zgonów, a ryzyko prawdopodobnie wzrośnie wraz ze zmianą klimatu. Coraz większym problemem jest także oporność na antybiotyki i potrzebne są alternatywne metody leczenia infekcji” – stwierdził Shapiro.

Skuteczne drapieżnictwo

Kluczowym odkryciem jest koncepcja zwana „efektywnym drapieżnictwem”. Naukowcy odkryli, że wyższy stosunek drapieżników fagów do ich ofiar bakteryjnych był powiązany z łagodniejszymi przypadkami cholery. Zespół stwierdził, że jako pierwszy pokazał genetyczne podstawy tego stosunku.

Stosunek ten można wykorzystać jako wskaźnik ciężkości choroby, wpływający na decyzje lekarza dotyczące leczenia. Może także przewidywać postęp choroby.

Naukowcy wykorzystali zaawansowane techniki genomiczne do analizy interakcji bakterii i bakteriofagów w 2574 próbkach kału od pacjentów z cholerą w Bangladeszu, kraju o jednym z najwyższych na świecie wskaźników zachorowań na cholerę – około 100 000 przypadków rocznie. Próbki pobrano w latach 2018 i 2019.

Shapiro przeprowadził analizę genetyczną próbek z główną autorką badania, dr Naïmą Madi, doktorantką w McGill.

Dokumentowanie genetycznego wyścigu zbrojeń pomiędzy bakterią a jej fagami komplikuje badania nad cholerą i ekologią fagów. Każdy ewoluuje, aby pokrzyżować obronę drugiego. Jeden się dostosowuje, drugi reaguje. Jeśli fagi mają przewagę, różnorodność genetyczna bakterii wzrasta. Następnie populacja fagów spada. Wirus reaguje adaptacjami genetycznymi, ostatecznie ponownie się rozwijając.

Shapiro stwierdził, że zanim zostaną opracowane skuteczne terapie fagowe, potrzebne są dalsze badania, w tym badanie kliniczne. Badanie, a także kilka innych źródeł, otrzymało wsparcie od Narodowego Instytutu Zdrowia i Projektu badawczego Kanadyjskich Instytutów Zdrowia.

O badaniu

Drapieżnictwo fagów, nasilenie choroby i różnorodność genetyczna patogenów u pacjentów z cholerą autorstwa Naïmy Madi, Jesse Shapiro i wsp. opublikowano w: Nauka.