Wąglik- o zabezpieczeniu przeciw atakowi bioterrorystycznemu07.12.2009

autor: Marcin Sajek
słowa kluczowe: bakteria, leczenie, leki, wąglik, antybiotyk, oporność

W pierwszym numerze IGM- Internetowej Gazety Medycznej mogliśmy przeczytać o bakterii Bacillus anthracis i wywoływanej przez niej chorobie- wągliku. Po roku powracamy do tego zagadnienia, jednak spróbujemy mu się przyjrzeć z nieco innej strony. Postaramy się pokazać, co zostało zrobione w ciągu ostatnich lat (tj. od czasu ataków terrorystycznych z użyciem laseczki wąglika w USA w 2001 roku), w celu lepszej ochrony ludzi przed kolejnymi atakami bioterrorystycznymi z użyciem tej bakterii. Przypomnijmy, ze wg szacunków WHO rozpylenie 50 kg B. anthracis nad 5-milionowym miastem spowodowałoby chorobę u ~250 tys. ludzi i śmierć ~100 tys.

Najlepszą metodą na zabezpieczenie się przed skutkami ataku byłaby oczywiście czynna immunizacja (szczepienia). Jednak z pewnych względów masowe szczepienia nie zostały wprowadzone. Obecnie w fazie badań znajduje się kilka rodzajów szczepionek. Większość z nich skierowana jest albo na polipeptydową osłonkę zbudowaną z polimerów kwasu D-glutaminowego (PGA) albo na antygen PA (z ang. Protective Antigen), umożliwiający wniknięcie toksyn bakteryjnych do komórki. Ze względu na dość słabą immunogenność osłonki w szczepionkach tego typu jako nośnika używa się białek o silniejszej immunogenności (np. rekombinowane PA- rPA albo albumina z surowicy wołowej- BSA ang. Bovine serum albumin). Szczepionka zawierająca rekombinowane PA wywołuje podwójną odpowiedź organizmu- są produkowane przeciwciała przeciwko osłonce i przeciw PA.

PA jest najczęściej używany do wywołania odporności. Już w szczepionce I generacji znanej jako AVA (obecna nazwa- Biothrax), dopuszczonej do użycia przez amerykańską FDA w 1970 roku był głównym immunogennym komponentem. Szczepionka ta była uznana za stosunkowo bezpieczną i efektywną, jednak wywoływała dość dużo efektów ubocznych.  Dodatkowo była trudna w produkcji. Podobna szczepionka produkowana była w Wielkiej Brytanii. Obecnie firma Emergent BioSolutions Inc. pracuje nad szczepionką AV7909, będącą połączeniem AVA i wywołujących odpowiedź immunologiczną oligodeoksynukleotydów.

Obawy, że szczepienia AVA przyczyniły się do rozwoju tzw. syndromu wojny w Zatoce Perskiej, skłoniły naukowców do poszukiwania nowych rozwiązań. Badane są tzw. szczepionki II generacji. Są to głównie szczepionki podjednostkowe zawierające wysoce oczyszczony rekombinowany PA (rPA). Ich przewagą nad AVA jest w pełni zdefiniowany skład i brak efektów ubocznych. Obecnie rozwijane są dwie szczepionki tego typu- amerykańska produkowana ze szczepu B. anthracis Sterne przez Vax Inc. i brytyjska produkowana w E. coli przez Avecia we współpracy z Defence Science Technology Laboratory w Porton Down. Pomimo wysokiej skuteczności w próbach klinicznych amerykańska szczepionka jest niestabilna co uniemożliwia magazynowanie na wypadek sytuacji zagrożenia. Celem dla szczepionek III generacji będzie wzmocnienie efektywności szczepionek II generacji, krótszy czas immunizacji i lepsza ochrona. Powinny one być dostarczane do organizmu doustnie, wziewnie lub poprzez skórę. W przypadku szczepionek jadalnych obserwujemy dwie główne strategie- wykorzystanie żywych atenuowanych bakterii lub wektorów wirusowych lub ekspresja antygenów w roślinach.

Jeżeli chodzi o immunizację bierną- jest to sposób leczenia w przypadku szczepów B. anthracis opornych na antybiotyki. Na uwagę zasługują tutaj wysoce specyficzne ludzkie przeciwciała monoklonalne (równie skuteczne jak pozyskiwane z surowicy przeciwciała poliklonalne, a mogące być produkowane na dużo większą skalę). Przeciwciała monoklonalne przeciwko PA neutralizują toksynę poprzez zapobieganie przyłączeniu się jej do receptorów komórkowych lub zapobieganie składaniu heptamerów PA.

Kolejną bronią w walce z laseczką wąglika są antytoksyny- inhibitory toksyn bakterii. Tutaj, tak samo jak przy w/w podejściach głównym celem jest PA, ze względu na to, że umożliwia wniknięcie do komórki gospodarza dwóm głównym toksynom- EF (ang. Edema Factor) i LF (ang. Lethal Factor). Badane substancje blokują receptory dla PA na powierzchni komórki, wiązanie PA do tych receptorów, obróbkę PA przez enzymy gospodarza oraz składanie heptamerów PA. Obiecującym celem jest również LF. W tym przypadku bada się głównie niskocząsteczkowe substancje hamujące jego aktywność proteolityczną. Zaletą tego typu podejścia jest możliwość skutecznego zastosowania w relatywnie późnej fazie infekcji.

Jeżeli chodzi o antybiotyki są one skuteczne jedynie w początkowej fazie infekcji, kiedy objawy są jeszcze mało specyficzne. Najsilniejsze działanie wykazują doksycyklina i ciprofloksacyna. Większość szczepów B. anthracis jest wrażliwych na szerokie spektrum antybiotyków: penicyliny, fluorochinolony, tetracykliny, chloramfenikol, aminoglikozydy. Jednak inżynieria genetyczna daje możliwość stworzenia szczepów antybiotykoopornych i nie jest to zadanie szczególnie trudne. Zostały stworzone szczepy oporne na doksycyklinę, ciprofloksacynę i antybiotyki β-laktamowe. Szczep użyty przez terrorystów w 2001 roku zawierał indukowaną β-laktamazę oraz ulegającą konstytutywnej ekspresji cefalosporynazę.

Jak widać cały czas prowadzone są badania, mające na celu lepsze przygotowanie w razie ataku bioterrorystycznego z użyciem laseczki wąglika. Należy jednak pamiętać, ze w tym przypadku dużo łatwiej jest stworzyć szczep oporny na lek niż wyprodukować lek przeciwko opornemu szczepowi.

Literatura:

  1. Bouzianas D. G.; Medical countermeasures to protect humans from anthrax bioterrorism; Trends in Microbiology; 2009; 17; 522-528

ISSN 1689-7730