Οι επιστήμονες τροποποίησαν το E. coli με τμήματα του ιού HIV για να αναπτύξουν ένα επιτυχημένο εμβόλιο

Ο Nikolay Shcherbak, αναπληρωτής καθηγητής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Örebro, μόλις επέστρεψε στη Σουηδία μετά την παρακολούθηση ενός συνεδρίου στη Νότια Αφρική, όπου παρουσίασε έρευνα που αυξάνει τις πιθανότητες ανάπτυξης εμβολίου κατά του HIV. Μαζί με άλλους ερευνητές, τροποποίησε γενετικά το προβιοτικό βακτήριο E. coli ώστε να συμπεριλάβει μέρος του ιού HIV.

Το άρθρο δημοσιεύεται στο περιοδικό Microbial Cell Factories.

«Χρησιμοποιώντας τεχνολογία αιχμής, εισάγουμε αλληλουχίες DNA σε μια συγκεκριμένη θέση στα βακτήρια. Χρησιμοποιούμε ένα μέρος του ιού HIV που δεν είναι μολυσματικό αλλά εξακολουθεί να προκαλεί την παραγωγή εξουδετερωτικών αντισωμάτων από τον οργανισμό», λέει ο Shcherbak.

Τα βακτήρια E. coli ζουν στα έντερα των ανθρώπων και άλλων ζώων και ορισμένες παραλλαγές τους προκαλούν διάφορους τύπους λοιμώξεων. Ωστόσο, υπάρχουν και ευεργετικές παραλλαγές αυτών των βακτηρίων που μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της εντερικής χλωρίδας. Ένα τέτοιο βακτήριο, το προβιοτικό στέλεχος E. coli Nissle, χρησιμοποιήθηκε από τους ερευνητές του Örebro στη μελέτη τους.

«Τα βακτήρια που χρησιμοποιούμε πωλούνται ως συμπληρώματα διατροφής στη Γερμανία, αλλά απ' όσο γνωρίζω δεν είναι διαθέσιμα στη Σουηδία. Αυτά τα συμπληρώματα συνιστώνται για άτομα με σύνδρομο ευερέθιστου εντέρου (IBS) ή άλλες στομαχικές διαταραχές.»

Ο HIV είναι ένας ιός που μπορεί να προκαλέσει τη θανατηφόρα νόσο ανοσοανεπάρκειας AIDS, για την οποία δεν υπάρχει θεραπεία. Ωστόσο, υπάρχουν φάρμακα για τη θεραπεία του HIV που επιτρέπουν στα μολυσμένα άτομα να ζουν χωρίς συμπτώματα ή τον κίνδυνο μετάδοσης της νόσου.

«Ένα άτομο που έχει μολυνθεί από τον ιό HIV πρέπει να λαμβάνει αντιρετροϊκά φάρμακα για το υπόλοιπο της ζωής του και το κόστος τους μπορεί να είναι δυσβάσταχτο για όλους. Οι ερευνητές αναπτύσσουν ένα εμβόλιο εδώ και πολλά χρόνια, αλλά δυστυχώς, δεν αποτελεί προτεραιότητα για τις φαρμακευτικές εταιρείες», λέει ο Shcherbak.

Εάν τα βακτήρια που αναπτύχθηκαν στο Πανεπιστήμιο Örebro οδηγήσουν σε ένα εγκεκριμένο φαρμακευτικό προϊόν, αυτό θα μπορούσε να ληφθεί σε μορφή δισκίου. Τα εμβόλια σε μορφή δισκίου έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα εμβόλια που πρέπει να χορηγηθούν με ένεση. Τα δισκία είναι ευκολότερα και πιο βολικά στη χρήση και δεν χρειάζεται να αποθηκεύονται σε χαμηλές θερμοκρασίες, όπως συμβαίνει με ορισμένα εμβόλια κατά της COVID-19.

Ομόλογη μοντελοποίηση της ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης OmpF-MPER. Άνω (Α) και πλευρική (Β) όψη του τριμερούς πρωτεΐνης OmpF από το στέλεχος E. coli K-12 (με βάση το 6wtz.pdb). Άνω (Γ) και πλευρική (Δ) όψη της προβλεπόμενης πρωτεΐνης OmpF-MPER από το EcN-MPER, μοντελοποίηση ομολογίας που πραγματοποιήθηκε στη δομή 6wtz.pdb χρησιμοποιώντας το εργαλείο SWISS-MODEL. Η θέση της αλληλουχίας MPER υποδεικνύεται με πράσινο χρώμα. Πηγή: Microbial Cell Factories (2024). DOI: 10.1186/s12934-024-02347-8

Σε πολλές προηγούμενες προσπάθειες χρήσης βακτηρίων για την παραγωγή εμβολίων, οι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει γονίδια αντοχής στα αντιβιοτικά για να διατηρήσουν γενετικές τροποποιήσεις στα βακτήρια. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος μπορεί να οδηγήσει σε αρνητικές συνέπειες, όπως η αντοχή στα αντιβιοτικά, η οποία αποτελεί ένα αυξανόμενο παγκόσμιο πρόβλημα δημόσιας υγείας. Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία CRISPR/Cas9, ερευνητές από το Örebro δημιούργησαν σταθερή γενετική τροποποίηση σε προβιοτικά βακτήρια χωρίς την ανάγκη γονιδίων αντοχής στα αντιβιοτικά.

Ο Shcherbak δεν βλέπει κινδύνους στη χρήση γενετικά τροποποιημένων βακτηρίων. Ωστόσο, απαιτείται περισσότερη έρευνα, συμπεριλαμβανομένων των δοκιμών σε ζώα, προτού η τεχνολογία δοκιμαστεί σε ανθρώπους και ένα εμβόλιο δει το φως της δημοσιότητας.

«Χρειάζονται τουλάχιστον δύο χρόνια για να προετοιμαστεί και να ληφθούν ηθικές εγκρίσεις. Υπό κανονικές συνθήκες, η ανάπτυξη φαρμάκων διαρκεί περίπου δέκα χρόνια», λέει ο Shcherbak.