Бактерии, ворующие железо - новое открытие медицины

Железо — крайне важный ресурс в человеческом организме. Этот металл является основой для молекул гемоглобина (именно этот белок позволяет эритроцитам переносить кислород), играет важную роль в производстве энергии и репликации ДНК. Бактериям тоже требуется железо для роста и размножения, и для его экстракции у них есть специальные молекулярные комплексы, сидерофоры, которые связываются с металлом и вырывают его прямо из белковой структуры. Затем сидерофоры переправляют драгоценный груз в саму бактериальную клетку, связываясь с рецепторами.

Ученые попытались использовать этот механизм путем разработки вакцин, которые содержали антитела против рецепторов. Некоторые из них выглядели многообещающе, но рецепторы обладают водоотталкивающими свойствами и потому нерастворимы, что затрудняет производство препарата. Альтернативный подход заключается в том, чтобы выделить сами сидерофоры. Проблема кроется в деталях: из-за своего крошечного размера молекулы очень просто избегают внимания иммунной системы. Для того, чтобы сделать молекулы более заметными для B-клеток и других иммунных агентов, две группы ученых решили соединить синтезированные лабораторным путем сидерофоры в так называемые белки-переносчики, крупные белковые структуры, которые будут распознаваться иммунной системой как враги.

Группа из Мичиганского университета разработала вакцину с таргетингом на сидерофоры из кишечной палочки (E. coli), инфицирующей мочеполовую систему, а другая команда из MIT и Калифорнийского университета использовала штамм Salmonella, вызывающий пищевое отравление. Таким образом, две группы подопытных мышей были сначала иммунизированы коньюгатом, а через несколько недель получили высокую дозу бактериального препарата. Как отмечают исследователи, сидерофорные инъекции не предотвратили болезнь: вакцинированные мыши сильно пострадали от инфекции. Однако, по сравнению с «чистой» контрольной группой, у них в организме было в разы меньше бактерий. В случае кишечной палочки количество патогенов в моче и почках уменьшилось в 10 раз, а в случае с сальмонеллами бактериальное число упало еще ниже, к тому же ученым удалось выявить антитела, специфичные к сидерофорам.

Это лишь первый шаг, как говорят сами ученые, но и он уже принес значительные плоды. «Каждый раз, когда две независимые группы приходят к сходным результатам, это само по себе говорит о работоспособности и большом потенциале программы», говорит Эрик Скаар, микробиолог из Медицинского центра Вандербита в Теннеси, США. Возможно, в будущем подобные вакцины составят достойную конкуренцию антибиотикам.