Tuberkuliozė atsirado daugiau nei 9000 metų. Tai pati užkrečiamiausia bakterinė liga, 2022 metais ja susirgo 10,6 mln. Iš šių atvejų 23% įvyko Afrikoje.
Vienintelė vakcina nuo tuberkuliozės, Bacillus Calmette-Guérin (BCG) vakcina, yra senesnė nei 100 metų ir pirmiausia veiksminga kūdikiams ir mažiems vaikams.
Witwatersrand patologijos mokyklos universiteto mokslininkai padarė reikšmingą proveržį vakcinų kūrimo srityje, redaguodami BCG genus, kad jie būtų veiksmingesni.
Pelės, paskiepytos modifikuota BCG vakcina, galėjo geriau apriboti tuberkuliozės augimą plaučiuose nei pelėms, kurios buvo paskiepytos originalia vakcina.
Mikrobiologas Bavesh Kana, vienas iš pirmaujančių tyrėjų, Nadine Dreyer iš „The Conversation Africa“ paaiškina šio proveržio mokslą ir kitų vakcinų potencialą.
Kaip veikia vakcinos?
Vakcinos pirmiausia veikia mėgdžiodamos pavojingus infekcinius agentus. Norite, kad jūsų imuninė sistema atpažintų vakciną kaip „įsibrovėlį“ ir sukeltų imuninį atsaką į ją. Bet jūs nenorite, kad invazinis agentas jus susirgtų.
Norint suprasti, kaip veikia vakcinos, reikia pažvelgti į tai, kaip veikia imuninė sistema, nes vakcinos panaudoja natūralią imuninės sistemos veiklą.
Imuninė sistema: Virškinimo trakte yra apie 100 trilijonų bakterijų ir virusų.
Baltymai ir cukrūs, esantys bakterijų, virusų ar kitų ligas sukeliančių patogenų paviršiuje, yra kitokios formos nei bet kurios iš žmogaus kūno esančių. Šie žymenys yra su patogenais susiję molekuliniai modeliai, paprastai žinomi kaip PAMP. Pagalvokite apie koronaviruso šuolius.
Taigi jūsų imuninė sistema greitai atpažįsta užpuolikus. Ir organizmas kovoja su sudėtinga įvykių grandine, apimančia daug skirtingų baltųjų kraujo kūnelių, veikiančių kartu. Žiūrėkite žemiau esantį vaizdo įrašą, kaip veikia imuninė sistema.
Vieno tipo baltieji kraujo kūneliai gali gaminti antikūnus, kad galėtų kovoti su įsibrovėliais. Šie antikūnai gali prilipti prie baltymų ar cukrų ant bakterijų paviršiaus, o tai žudo bakterijas arba išjungia jas. Jie turi būti tiksliai tinkamos formos, šiek tiek panašūs į durų raktą. Šie baltieji kraujo kūneliai yra žinomi kaip B ląstelės.
Tinkamos formos antikūnų gamyba gali užtrukti kelias dienas. Iki to laiko jūsų kūne gali būti milijardai ligas sukeliančių bakterijų.
Suaktyvinus reikiamas ląsteles, jos greitai pasiskirsto ir virsta gamybos linija, todėl susidaro daugybė antikūnų, kurie prilimpa prie įsibrovėlių ir juos išjungia.
Galiausiai jūsų kūnas atsikrato visų įsibrovėlių ir jūs atsigaunate.
Antikūnai lieka kraujyje, o kai kurie baltieji kraujo kūneliai taip pat gali tapti atminties ląstelėmis konkrečioms bakterijoms, jei jos vėl įsiveržtų į organizmą.
Taigi su šiuo saugomu įrankių arsenalu imuninė sistema greitai reaguos į būsimas invazijas.
Skiepai: Vakcinos veikia taip pat, kaip ir imuninė sistema. Juose yra susilpnėjusių arba negyvų bakterijų ar virusų arba net tik keli baltymai ar cukrus iš paviršiaus. To pakanka, kad įtikintų imuninę sistemą, kad į organizmą pateko tikras užpuolikas.
Taigi vyksta tas pats procesas, kaip ir tada, kai tikros bakterijos ar virusai įsiveržia į mūsų organizmą, išskyrus tai, kad po to nesusirgsite. Vakcinos sukurtos taip, kad atrodytų kaip patogenai, tačiau pagamintos taip, kad nuo jų nesurgtų.
Kai susiduriate su tikruoju agentu, turite imunologinę atmintį, nes jūsų kūnas buvo veikiamas kažkuo, kuris atrodo labai panašus.
Ir ta imunologinė atmintis leidžia atlaikyti infekciją ar net užkirsti kelią pilnai infekcijai įsitvirtinti arba suvaldyti infekciją per daug nesirgti.
Kaip nusprendėte pakeisti tuberkuliozės vakciną?
Sukurti tuberkuliozės vakcinas yra labai sunku. Ligą sukelianti bakterija yra sudėtinga. Ji taip pat puikiai sugeba išvengti žmogaus imuninės sistemos, todėl per 100 metų nuo šios ligos buvo sukurta tik viena vakcina.
Mūsų laboratorija atlieka daug tuberkuliozės tyrimų ir ilgą laiką domėjomės šių bakterijų ląstelių sienelėmis. Pastebėjome, kad ląstelės sienelės paviršiuje yra nedidelis cheminis papuošimas, o cheminė apdaila leidžia bakterijoms paslėpti svarbų žymenį (PAMP), vadinamą NOD-1 ligandu, nuo imuninės sistemos.
Tiek tuberkuliozė, tiek gyvos bakterijos, naudojamos BCG vakcinoje, gali paslėpti NOD-1 ligandą nuo imuninės sistemos, todėl organizmui jas sunkiau aptikti.
Manėme, kad modifikavus BCG bakteriją, kad ji negalėtų paslėpti šio NOD-1 ligando, gali būti sukurta nauja, veiksmingesnė vakcina.
Norėdami ištirti šią galimybę, kreipėmės į CRISPR – genų redagavimo technologiją, leidžiančią mokslininkams modifikuoti DNR.
Mes panaudojome CRISPR, kad sukurtume modifikuotą BCG bakterijos versiją, kuri negali paslėpti savo NOD-1 ligando.
Pelės, paskiepytos modifikuota BCG vakcina, galėjo geriau apriboti tuberkuliozės augimą plaučiuose nei pelėms, kurios buvo paskiepytos originalia vakcina.
Reikės atlikti tolesnius tyrimus, kad vakcina būtų pritaikyta naudoti žmonėms.
Kas atsitiks dabar?
Mūsų išvados siūlo naują kandidatinę vakciną kovojant su tuberkulioze.
Turėdami keletą naujų vakcinų kandidatų, pagaliau galime pradėti tinkamai kovoti su šia niokojančia liga.
Šis darbas yra labai įdomus, nes parodo, kad genų redagavimas yra galingas būdas sukurti vakcinas ir ateityje gali padėti sukurti veiksmingesnes vakcinas nuo kitų ligų.