Ученые обнаружили общую уязвимость сразу у нескольких опасных бактерий, вызывающих тяжелую диарею. По мнению исследователей, это открытие может приблизить создание единой вакцины против двух крупнейших бактериальных причин кишечных инфекций — энтеротоксигенной кишечной палочки (ETEC) и шигеллы, пишет SciTechDaily.
Несмотря на десятилетия исследований, эффективных вакцин против этих двух возбудителей до сих пор нет. При этом ежегодно они заражают сотни миллионов людей и остаются одной из важных причин тяжелых заболеваний и смертности среди детей, особенно в странах с ограниченным доступом к медицине.
Одной из главных проблем при создании вакцин долгое время была высокая изменчивость поверхности бактерий. Иммунная система обычно распознает именно наружные структуры микроорганизмов, однако у этих возбудителей они часто меняются, позволяя уходить от защиты организма.
Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе совместно с коллегами из Университета Миссури и Международного центра исследований диарейных заболеваний в Бангладеш решили искать не внешние различия, а общий механизм заражения.
Оказалось, что ETEC, шигелла и еще несколько бактерий используют похожий способ проникновения через защитный барьер кишечника.
В норме стенки кишечника покрыты плотным слоем слизи, который защищает ткани от вредных микроорганизмов и одновременно не мешает существованию полезной микрофлоры.
Чтобы вызвать болезнь, бактериям сначала нужно преодолеть этот барьер.
Ученые выяснили, что для этого разные возбудители используют три близких по строению фермента — EatA, SepA и Pic. Эти белки разрушают один из ключевых компонентов кишечной слизи и открывают бактериям доступ к тканям организма. После этого микроорганизмы начинают выделять токсины, вызывающие диарею.
Затем исследователи изучили образцы пациентов из Бангладеш и добровольцев, участвовавших в контролируемых исследованиях заражения.
Выяснилось, что антитела, способные блокировать фермент EatA, одновременно нейтрализуют и два других фермента.
Чтобы понять причину такого эффекта, ученые использовали криоэлектронную микроскопию — метод, позволяющий получать детальные изображения биологических молекул.
Анализ показал, что все три фермента имеют общий участок структуры — своего рода общую «точку уязвимости». Именно к ней прикреплялись наиболее эффективные антитела.
Исследователи считают, что эта область может стать основой для создания новой вакцины: вместо борьбы с постоянно меняющимися поверхностными белками можно заранее обучить иммунную систему блокировать сам механизм проникновения бактерий.
Авторы отмечают, что идея выглядит особенно перспективной еще и потому, что она потенциально позволяет защищаться сразу от нескольких инфекций одновременно.
Предыдущие наблюдения также показали, что дети, у которых естественным образом формировались антитела к ферменту EatA, реже заболевали тяжелыми кишечными инфекциями.
Сейчас команда работает над следующим этапом — превращением фундаментального открытия в реальную вакцинную платформу.
По словам исследователей, если удастся остановить бактерии еще на этапе преодоления защитного барьера кишечника, инфекцию можно будет предотвратить еще до того, как она начнет развиваться.
Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).