Учёные нашли общую уязвимость самых опасных бактерий, вызывающих диарею

Одни и те же ферменты помогают нескольким смертельно опасным кишечным инфекциям преодолевать защиту организма. Новое исследование показывает, что именно эта слабость может стать основой универсальной вакцины.

Почему против этих бактерий до сих пор нет эффективных вакцин

Когда речь заходит о кишечных инфекциях, большинство людей вспоминают вирусы. Однако значительную часть тяжёлых случаев диареи вызывают бактерии.

Среди них особенно выделяются две группы возбудителей: энтеротоксигенная кишечная палочка (ETEC) и шигеллы. По оценкам международных организаций здравоохранения, именно они остаются одними из ведущих причин тяжёлой диареи у детей в странах Африки, Азии и Латинской Америки.

На протяжении многих лет учёные пытались создать вакцины против этих инфекций. Но возникала одна серьёзная проблема.

Бактерии постоянно меняют молекулы на своей поверхности. Именно на такие структуры обычно нацелены вакцины. В результате иммунитет, сформированный против одного варианта бактерии, может плохо работать против другого.

Проще говоря, исследователи всё время стреляли по мишени, которая постоянно меняла форму.

Слизь кишечника оказалась гораздо важнее, чем считалось

Наш кишечник защищён специальным слизистым барьером. Эта слизь выполняет роль своеобразной биологической стены между миллиардами микробов и клетками организма. Пока барьер остаётся неповреждённым, большинство патогенов не может добраться до тканей кишечника.

Но опасные бактерии научились обходить эту защиту. Для этого они используют особые ферменты — муциназы. Их задача заключается в разрушении белков муцина, которые формируют основу защитной слизи.

Именно после преодоления этого барьера начинается активное развитие инфекции.

Ключевой момент оказался скрыт глубже поверхности бактерий

Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета решили посмотреть не на внешнюю оболочку бактерий, а на инструменты, которые они используют для проникновения через слизь.

Оказалось, что ETEC, шигеллы и ряд других патогенных кишечных бактерий зависят от трёх очень похожих ферментов-муциназ. Хотя сами бактерии могут существенно различаться, эти ферменты имеют общий структурный участок.

Именно здесь исследователи обнаружили потенциальную «ахиллесову пяту».

Самый неожиданный результат исследования

Учёные изучили образцы крови пациентов с естественной инфекцией ETEC, а также добровольцев, участвовавших в контролируемых исследованиях заражения.

Они обнаружили, что организм способен вырабатывать антитела против общего участка муциназ. Но главное оказалось не в этом.

Эти антитела нейтрализовали не только ферменты ETEC. Они также блокировали аналогичные ферменты шигелл и других родственных патогенов.

То есть иммунная система фактически распознавала общий механизм атаки, который используют разные бактерии.

Это напоминает ситуацию, когда вместо борьбы с каждой отдельной моделью автомобиля удаётся вывести из строя один и тот же двигатель, установленный сразу в нескольких машинах.

Почему это может изменить подход к созданию вакцин

Большинство существующих вакцин работает по принципу распознавания поверхностных структур микроорганизма. Проблема заключается в том, что поверхность бактерий может быстро меняться в ходе эволюции.

Ферменты, жизненно необходимые для проникновения через слизистый барьер, изменить значительно сложнее. Если бактерия потеряет способность разрушать слизь, её шансы вызвать заболевание резко снизятся.

Именно поэтому такие молекулы считаются особенно привлекательными мишенями для вакцин нового поколения.

Исследование показывает, что вместо создания отдельных вакцин против каждого возбудителя потенциально можно разработать одну платформу защиты сразу против нескольких кишечных инфекций.

От лаборатории до реальной вакцины путь ещё длинный

Несмотря на перспективность результатов, речь пока не идёт о готовой вакцине.

Исследование показало существование подходящей иммунологической мишени и подтвердило способность антител блокировать работу ферментов. Следующим этапом станут доклинические и клинические исследования, которые должны ответить на несколько важных вопросов.

Сможет ли вакцина вызывать достаточный уровень защитных антител? Насколько долго будет сохраняться иммунитет? Обеспечит ли такая защита реальное снижение риска заболевания у людей? Пока ответов на эти вопросы нет.

Почему открытие важно далеко не только для стран с низким доходом

Кишечные инфекции традиционно ассоциируются с развивающимися странами, однако проблема значительно шире.

ETEC остаётся одной из наиболее частых причин так называемой диареи путешественников. Ежегодно миллионы людей сталкиваются с ней во время поездок.

Кроме того, антибиотикорезистентность делает лечение многих бактериальных инфекций всё более сложным. Поэтому эффективная профилактика может оказаться гораздо более ценным инструментом, чем поиск новых антибиотиков после развития заболевания.

Новая стратегия борьбы может оказаться универсальной

Самая интересная часть работы заключается не только в самих бактериях ETEC или шигеллах.

Исследование демонстрирует принципиально иной подход к созданию вакцин. Вместо поиска уникальных особенностей каждого возбудителя учёные пытаются найти общий механизм, без которого инфекция просто не может развиваться.

Если такая стратегия подтвердит эффективность в дальнейших исследованиях, она может оказаться полезной и для других инфекционных заболеваний.