Bakterie z głębin oszukują ludzki układ odpornościowy

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Nasz układ odpornościowy musi najpierw rozpoznać drobnoustrój jako potencjalnie niebezpieczny, dopiero wtedy reaguje na niego jak na zagrożenie. W tym celu komórki wykorzystują specjalne receptory rozpoznające wybrane układy, które identyfikują całe klasy mikroorganizmów na podstawie ich wspólnych struktur molekularnych.

Jedną z takich rozpoznawalnych struktur jest lipopolisacharyd (LPS) – długi łańcuch cukrowy, zakotwiczony w błonie komórkowej różnych rodzajów bakterii. Wielu badaczy zakładało, że nasz organizm potrafi rozpoznać wersję LPS wytwarzaną przez każdy drobnoustrój, z wyjątkiem kilku patogenów, które na skutek swoistej ewolucji nauczyły się unikać rozpoznawania przez układ odpornościowy. Jednak nowe badanie (2021) ujawniło szczepy bakterii głębinowych, których LPS jest praktycznie niewidoczny dla znajdujących się na naszych komórkach receptorów.

W roku 2017 zespół naukowców wyruszył na należącym do Schmidt Ocean Institute statku badawczym Falkor w kierunku obszaru chronionego Wysp Feniks (Phoenix Islands Protected Area, PIPA) w Kiribati – jednego z największych na tej planecie morskich obszarów chronionych, położonego na środku Oceanu Spokojnego. W ramach swoich badań nad tym w znacznym stopniu nietkniętym ekosystemem naukowcy pobrali bakterie z głębokości aż 3000 m pod powierzchnią oceanu. Wyhodowali w pokładowym laboratorium 50 szczepów i każdy z nich zaprezentowali w laboratoryjnej szalce ludzkim i mysim komórkom układu odpornościowego. Komórki rozpoznały LPS na kilku z nowych szczepów bakteryjnych i zareagowały w taki sposób, jak na powszechnie występujące bakterie, takie jak Escherichia coli. Jednak 80% szczepów bakterii głębinowych nie zostało w ogóle zidentyfikowanych przez jeden lub oba z dwóch receptorów rozpoznających wzorzec LPS.

„Myślę, że ta publikacja jest niezwykle ekscytująca” – mówi Sunny Shin, immunolog z University od Pennsylvania, która nie brała udziału w tym badaniu. Zauważa, że te wyniki zaprzeczają powszechnemu przekonaniu, jakoby te receptory były w stanie rozpoznać każdą obcą cząsteczkę. To nowe badanie, opisane w „Science Immunology”, sugeruje coś przeciwnego – że te receptory na skutek ewolucji rozpoznają wyłącznie miejscowe mikroorganizmy.

„Oczywiście nasz układ odpornościowy musi być w stanie rozpoznać każdy drobnoustrój, na jaki możemy się natknąć, idąc do Starbucksa” – mówi jeden z autorów badania, Jonathan Kagan, immunolog z Boston Children’s Hospital. Najwyraźniej jednak nie wykrywa przynajmniej niektórych z mikroorganizmów żyjących w środowisku, z którym w naturalny sposób nigdy nie miałby kontaktu.

Czy to oznacza, że powinniśmy obawiać się mikroorganizmów głębinowych, pokonujących nasz układ odpornościowy? Prawdopodobnie nie. Po pierwsze, bakterie, które rozwijają się w ciemności w zimnej słonej wodzie w głębi oceanu, raczej nie znajdą dogodnych warunków do życia w naszym ciepłym ciele. Zaś układ odpornościowy ma jeszcze wiele innych mechanizmów wykrywania inwazji bakteryjnej.

To badanie może jednak prowadzić do ciekawych zastosowań klinicznych. Naukowcy od dawna rozważali wykorzystanie LPS w szczepionkach dla ułatwienia wstępnego pobudzenia układu odpornościowego – jednak wywoływana przez nie odpowiedź immunologiczna jest tak silna, że mogłoby to być niebezpieczne. Chociaż większość bakterii głębinowych z obszaru Wysp Feniks miała warianty LPS, które nie wyzwalały żadnej odpowiedzi, niektóre z nich skutkowały umiarkowaną reakcją. Kagan uważa, że te nowe cząsteczki LPS mogą być potencjalnie wykorzystywane jako „pokrętło”, dzięki któremu naukowcy pracujący nad szczepionkami na raka będą precyzyjnie regulować odpowiedź immunologiczną, zamiast przełączać między zerem a 10.

Głębia oceanu nie stanowi tradycyjnego miejsca do prowadzenia badań immunologicznych. Badanie to zostało zrealizowane dzięki wyjątkowej współpracy między Kaganem, pracującą w laboratorium Anną Gauthier i ekolog morską Randi Rotjan, która jest jednym z głównych pracowników naukowych w PIPA. Rotjan zaplanowała wyprawę badawczą i zaprosiła Gauthier do gromadzenia i charakterystyki bakterii głębinowych podczas tej podróży.

Naukowcy planują latem kolejną interdyscyplinarną wyprawę do PIPA, która ma odpowiedzieć na bardziej ukierunkowane pytania, na przykład w jaki sposób organizmy żyjące w głębinach, takie jak koralowce, reagują na swoich bakteryjnych sąsiadów, mówi Rotjan. Jednak zespół jest otwarty na niespodzianki, dodaje. „Na tym polega piękno nauk podstawowych – nigdy nie wiesz, dokąd cię zaprowadzą”.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.