Gruźlica (TB), uznawana za najgroźniejszą chorobę zakaźną na świecie, każdego roku infekuje około 10 milionów osób i powoduje ponad milion zgonów. Przełomowe badania naukowców z MIT otwierają drogę do opracowania prostszych i szybszych testów diagnostycznych, które mogą znacznie usprawnić wykrywanie choroby, szczególnie w krajach rozwijających się.
Przełom w obrazowaniu glikanów: celowanie w ManLAM
Ściana komórkowa Mycobacterium tuberculosis (Mtb), czynnika etiologicznego gruźlicy, zawiera dużą ilość złożonych cząsteczek cukrowych zwanych glikanami. Jednym z kluczowych glikanów jest mannozylowany lipoarabinomannan (ManLAM), który odgrywa rolę w interakcji bakterii z komórkami gospodarza i modulowaniu odpowiedzi immunologicznej. Jednak do tej pory brakowało skutecznych metod znakowania ManLAM w żywych komórkach.
Zespół kierowany przez prof. Laurę Kiessling opracował selektywny, molekularny znacznik oparty na oksazyrydynie, który reaguje z rzadkim cukrem zawierającym siarkę — MTX (metiotiozyloza) — obecnym wyłącznie w trzech gatunkach bakterii, w tym M. tuberculosis. Dzięki sprzężeniu oksazyrydyny z sondą fluorescencyjną, badacze byli w stanie zlokalizować ManLAM w zewnętrznej warstwie ściany komórkowej Mtb.
Co istotne, kontrolne eksperymenty z udziałem Mycobacterium smegmatis (bakterii niepatogennej, pozbawionej MTX) nie wykazały sygnału fluorescencyjnego, co potwierdza wysoką specyficzność metody.
Nowe spojrzenie na wczesną infekcję Mtb
Zespół MIT wykorzystał nowy znacznik do śledzenia Mtb podczas infekcji komórek odpornościowych — makrofagów. Wcześniejsze hipotezy zakładały, że ManLAM jest szybko uwalniany ze ściany komórkowej po wniknięciu bakterii do komórki gospodarza. Nowe dane wskazują jednak, że glikan pozostaje związany z komórką bakteryjną przez co najmniej kilka pierwszych dni infekcji, co podważa wcześniejsze założenia dotyczące mechanizmu interakcji Mtb z układem odpornościowym.
Potencjał diagnostyczny: w kierunku testów moczu
Obecne metody diagnostyczne gruźlicy, takie jak RT-PCR i zdjęcia RTG, choć skuteczne, są trudnodostępne w wielu regionach świata. Standardowy test oparty na hodowli plwociny jest czasochłonny (trwa tygodnie) i ma ograniczoną czułość, zwłaszcza u dzieci czy osób z ograniczoną możliwością odkrztuszania.
Zespół Kiessling planuje zastosować opracowaną sondę molekularną w nowej generacji testów diagnostycznych, które pozwolą na wykrycie ManLAM bez użycia przeciwciał, nawet w przypadku niskiej liczby bakterii. Obecne testy immunologiczne wykrywające ManLAM w moczu są skuteczne głównie u pacjentów z zaawansowaną gruźlicą i immunosupresją (np. HIV), ale zawodzą u osób z łagodniejszym przebiegiem choroby. Test oparty na oksazyrydynach mógłby znacznie zwiększyć czułość diagnostyki, umożliwiając szybsze leczenie i ograniczenie transmisji choroby.
Zastosowania badawcze i kliniczne
Nowa metoda znakowania może również zrewolucjonizować badania nad ścianą komórkową Mtb, umożliwiając śledzenie zmian strukturalnych po zastosowaniu antybiotyków czy stymulacji immunologicznej. Możliwość wizualizacji pojedynczych glikanów w czasie rzeczywistym może przyczynić się do głębszego zrozumienia procesów inwazji, przetrwania i ucieczki przed układem odpornościowym.
Jak podkreśla prof. Kiessling, „możliwość śledzenia bakterii dzięki temu znacznikowi otwiera całkowicie nowe możliwości badawcze, zarówno w kulturach komórkowych, jak i modelach zwierzęcych”.
Nowy znacznik molekularny opracowany przez naukowców z MIT stanowi przełom w diagnostyce i badaniach nad gruźlicą. Może przyczynić się do stworzenia szybkich, dostępnych i wysoce czułych testów, szczególnie przydatnych w krajach rozwijających się i w populacjach trudnych diagnostycznie. Jednocześnie otwiera nowe perspektywy dla naukowców zajmujących się patogenezą M. tuberculosis i interakcjami bakterii z układem odpornościowym.
Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences, Massachusetts Institute of Technology
