Φανταστείτε έναν κόσμο στον οποίο το εμβόλιο θα είναι μια κρέμα που θα τρίβετε στο δέρμα σας αντί για μια βελόνα που θα εισάγει ένας εργαζόμενος στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης σε έναν από τους μύες σας. Το εμβόλιο αυτό είναι εντελώς ανώδυνο και δεν προκαλεί πυρετό, πρήξιμο, ερυθρότητα ή πόνο στο χέρι. Επίσης, είναι φθηνό.
Αυτή την ιδέα υλοποίησαν ερευνητές του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ στις ΗΠΑ, οι οποίοι εξημέρωσαν ένα βακτήριο που ζει στο δέρμα σχεδόν όλων των ανθρώπων. Οι συγγραφείς της μελέτης που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό «Nature» αναφέρουν συγκεκριμένα «την αξιοσημείωτη ικανότητα του δέρματος να λειτουργεί ως αυτόνομο λεμφικό όργανο».
Όπως εξηγεί το άρθρο στο Nature, αυτές οι μελέτες διαφέρουν από προηγούμενες έρευνες για τις ανοσοποιητικές ιδιότητες του δέρματος. Προηγούμενες περιπτωσιολογικές μελέτες έχουν διερευνήσει πώς αντιμετωπίζει τις λοιμώξεις το δέρμα. Σε συνδυασμό με αυτές τις προηγούμενες μελέτες, οι επιστήμονες έχουν τώρα μια καλύτερη κατανόηση των ιδιοτήτων του δέρματος και πώς αυτές μπορούν να βοηθήσουν τους ανθρώπους να παραμείνουν υγιείς.
Το δέρμα είναι ένα τρομερό μέρος για να ζεις, σύμφωνα με τον Μάικλ Φίσμπαχ, καθηγητή βιο-μηχανικής και επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, ο οποίος μελετά τη φύση και τις ιδιότητες του δέρματος εδώ και πολλά χρόνια. «Είναι απίστευτα ξηρό και πολύ αλμυρό για τα περισσότερα μονοκύτταρα πλάσματα. Δεν μπορώ να φανταστώ ότι ένα οργανισμός θα ήθελε να ζήσει εκεί» εξήγησε ο ερευνητής.
Ωστόσο, μερικά ανθεκτικά μικρόβια θεωρούν το δέρμα σπίτι τους. Μεταξύ αυτών είναι ο Staphylococcus epidermidis, ένα γενικά ακίνδυνο βακτηριακό είδος που αποικίζει το δέρμα.
«Αυτά τα μικρόβια βρίσκονται σε κάθε θύλακα της τρίχας σχεδόν κάθε ανθρώπου στον πλανήτη» πρόσθεσε.
«Οι ανοσολόγοι ίσως έχουν παραμελήσει τα βακτήρια που αποικίζουν το δέρμα μας. Απλώς υποθέταμε ότι δεν συμβαίνουν πολλά εκεί» είπε ο Φίσμπαχ. Αυτό τελικά είναι λάθος. Τα τελευταία χρόνια ο ερευνητής και οι συνάδελφοί του ανακάλυψαν ότι το ανοσοποιητικό σύστημα παρέχει μια πολύ πιο επιθετική απόκριση κατά του S. epidermidis από ό,τι θα περίμενε κανείς.
Η ομάδα εξέτασε μια βασική πτυχή της ανοσολογικής απόκρισης – την παραγωγή αντισωμάτων. Αυτές οι εξειδικευμένες πρωτεΐνες μπορούν να προσκολληθούν σε συγκεκριμένα βιοχημικά χαρακτηριστικά των μικροβίων, εμποδίζοντάς τα συχνά να εισέλθουν στο εσωτερικό των κυττάρων ή να ταξιδέψουν ανενόχλητα μέσω της κυκλοφορίας του αίματος σε μέρη που δεν θα έπρεπε να πάνε. Τα μεμονωμένα αντισώματα είναι εξαιρετικά επιλεκτικά ως προς σε τι προσκολλώνται. Κάθε μόριο αντισώματος στοχεύει συνήθως ένα συγκεκριμένο βιοχημικό χαρακτηριστικό που ανήκει σε ένα μόνο μικροβιακό είδος ή στέλεχος. Οι ερευνητές ήθελαν να δουν αν το ανοσοποιητικό σύστημα ενός ποντικιού, του οποίου το δέρμα δεν αποικίζεται από το S. epidermidis, θα δημιουργήσει μια απόκριση αντισωμάτων σε αυτόν τον μικροοργανισμό αν βρισκόταν εκεί.
Τι έδειξαν τα πειράματα
Τα αρχικά πειράματα που διεξήγαγαν οι ερευνητές ήταν απλά. Βύθισαν μια μπατονέτα σε ένα φιαλίδιο που περιείχε S. epidermidis. Έτριψαν απαλά τη μπατονέτα στο κεφάλι ενός ποντικιού και το έβαλαν πίσω στο κλουβί του. Στη συνέχεια, έπαιρναν δείγματα αίματος σε καθορισμένα χρονικά σημεία κατά τη διάρκεια των επόμενων έξι εβδομάδων. Στόχος της ομάδας ήταν να δει αν το ανοσοποιητικό σύστημα του ποντικού θα αναπτύξει αντισώματα που δεσμεύουν το S. Epidermidis.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν με έκπληξη ότι τα επίπεδα των αντισωμάτων αυξάνονταν αργά, μετά λίγο περισσότερο– και μετά ακόμη περισσότερο». Στις έξι εβδομάδες, είχαν φτάσει σε υψηλότερη συγκέντρωση από ό,τι θα περίμενε κανείς από ένα εμβόλιο – και παρέμειναν σε αυτά τα επίπεδα. Ήταν σαν να είχαν εμβολιαστεί τα ποντίκια. Η απόκριση των αντισωμάτων τους ήταν εξίσου ισχυρή και συγκεκριμένη σαν να αντιδρούσε σε ένα παθογόνο» ανέφερε ο ερευνητής.
«Το ίδιο πράγμα φαίνεται να συμβαίνει φυσικά στους ανθρώπους. Πήραμε δείγματα αίματος από δότες και διαπιστώσαμε ότι τα επίπεδα αντισωμάτων τους που στόχευαν το S. epidermidis ήταν τόσο υψηλά όσο και όταν εμβολιαζόμαστε τακτικά» είπε ο ερευνητής.
«Η έντονη ανοσολογική μας απόκριση σε αυτά τα κοινά βακτήρια που περιπλανώνται σε αυτό το πολύ σημαντικό αντιμικροβιακό φράγμα που αποκαλούμε δέρμα φαίνεται να μην έχει σκοπό» επισήμανε ο επιστήμονας.
«Οι περισσότεροι άνθρωποι πιστεύουν πως το ανθρώπινο δέρμα λειτουργεί ως ένα είδος φράχτη. Ωστόσο, χωρίς βοήθεια από το ανοσοποιητικό σύστημα, θα παραβιαζόταν πολύ γρήγορα. Ο καλύτερος φράκτης είναι αυτά τα αντισώματα. Είναι ο τρόπος του ανοσοποιητικού συστήματος να μας προστατεύει από τα αναπόφευκτα κοψίματα, γρατζουνιές, εγκοπές και γρατσουνιές που συσσωρεύουμε στην καθημερινότητά μας» εξήγησε ο ερευνητής.
Κατασκευάζοντας ένα ζωντανό εμβόλιο
Η ερευνητική ομάδα μετέτρεψε σταδιακά το S. epidermidis σε ένα «ζωντανό», plug-and-play εμβόλιο που μπορεί να εφαρμοστεί τοπικά. Έμαθαν ότι το τμήμα του S. epidermidis που είναι υπεύθυνο για την ενεργοποίηση μιας ισχυρής ανοσολογικής απόκρισης είναι μια πρωτεΐνη που ονομάζεται Aap. Αυτή η μεγάλη, δενδρόμορφη δομή, της οποίας το μέγεθος είναι πέντε φορές μεγαλύτερο από αυτό μιας μέσης πρωτεΐνης, προεξέχει από το βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα. Οι ερευνητές πιστεύουν πως μπορεί να εκθέσει κάποια προεξέχοντα τμήματα σε κύτταρα-φρουρούς του ανοσοποιητικού συστήματος που «σέρνονται» περιοδικά μέσα από το δέρμα, αρπάζουν κομμάτια από οτιδήποτε χτυπάει στο «φύλλωμα» της Aap και τα μεταφέρουν πίσω στο εσωτερικό του για να τα δείξουν σε άλλα ανοσοποιητικά κύτταρα που είναι υπεύθυνα για τη δημιουργία μιας κατάλληλης απόκρισης αντισωμάτων που στοχεύουν το συγκεκριμένο αντικείμενο.
Οι ερευνητές επανέλαβαν το πείραμα χρησιμοποιώντας αυτή τη φορά είτε αμετάβλητο S. epidermidis είτε τροποποιημένο βιολογικά S. epidermidis που κωδικοποιεί το θραύσμα της τοξίνης του τετάνου. Χορήγησαν αρκετές φορές το βακτήριο σε διάστημα έξι εβδομάδων. Τα ποντίκια που έλαβαν μόνο το τροποποιημένο S. epidermidis, ανέπτυξαν εξαιρετικά υψηλά επίπεδα αντισωμάτων που στοχεύουν την τοξίνη του τετάνου. Όταν οι ερευνητές χορήγησαν στα ποντίκια θανατηφόρες δόσεις τοξίνης τετάνου, εκείνα που έλαβαν το φυσικό S. epidermidis υπέκυψαν, ενώ εκείνα που έλαβαν την τροποποιημένη έκδοση παρέμειναν χωρίς συμπτώματα.
Η ομάδα έδειξε επίσης αποικίζοντας πολύ νεαρά ποντίκια με S. epidermidis, ότι η προηγούμενη παρουσία των βακτηρίων στο δέρμα τους δεν παρενέβαινε στην ικανότητα της πειραματικής θεραπείας να διεγείρει μια ισχυρή απόκριση αντισωμάτων. Αυτό συνεπάγεται, είπε ο Φίσμπαχ, ότι ο σχεδόν 100% αποικισμός του δέρματος από το S. epidermidis δεν θα πρέπει να δημιουργεί κανένα πρόβλημα στη χρήση του σκευάσματος στους ανθρώπους.
«Ξέρουμε ότι λειτουργεί σε ποντίκια. Στη συνέχεια, πρέπει να δείξουμε ότι λειτουργεί και σε πιθήκους. Αυτό θα κάνουμε. Πιστεύουμε ότι το ίδιο θα ισχύει για ιούς, βακτήρια, μύκητες και μονοκύτταρα παράσιτα. Τα περισσότερα εμβόλια έχουν συστατικά που διεγείρουν μια φλεγμονώδη απόκριση και σε κάνουν να νιώθεις λίγο άρρωστος. Αυτά δεν το κάνουν» κατέληξε ο Φίσμπαχ.
