Tęgoryjce to pasożytnicze nicienie, które zakażają setki milionów ludzi w regionach tropikalnych na całym świecie. Dzięki swoim ewolucyjnym przystosowaniom mogą przetrwać w ludzkim jelicie przez lata, żywiąc się krwią i wydzielając cząsteczki umożliwiające współistnienie z żywicielem. Do zakażenia dochodzi najczęściej przez spożycie zanieczyszczonej wody/pokarmu, ale także poprzez bezpośredni kontakt skóry z zanieczyszczoną glebą.

Naukowcy z Washington University w St. Louis (USA) genetycznie zmodyfikowali tęgoryjce, aby wytwarzały i dostarczały terapeutyczne przeciwciała do organizmu żywiciela. Metoda ta mogłaby znaleźć zastosowanie na przykład w leczeniu chorób przewlekłych lub w przypadku narażenia na toksyny w lokalizacjach bez dostępu do opieki medycznej.

Zastosowana przez autorów badania modyfikacja genetyczna tęgoryjca sprawiła, że zaczął on wytwarzać przeciwciała neutralizujące tetrodotoksynę, śmiertelnie trującą neurotoksynę wytwarzaną przez ryby rozdymkowate (na przykład fugu) i inne zwierzęta morskie. Po skolonizowaniu żywiciela zwierzęcego zmodyfikowanymi tęgoryjcami, pasożyty wytworzyły antytoksynę i wydzieliły ją do krwiobiegu, częściowo unieczynniając tetrodotoksynę.

„Tęgoryjce spędziły miliony lat udoskonalając sposób zapewnienia sobie długotrwałego przetrwania w organizmie człowieka i przekazywania cząsteczek z jego organizmu do naszego” – powiedziała dr Makedonka Mitreva z Washington University w St. Louis. „Zapytaliśmy: co by było, gdyby dodać jeszcze jedną cząsteczkę do około 1000 substancji wydzielanych przez robaka, coś terapeutycznie użytecznego dla ludzi? Nasze badanie pokazuje, że to nie tylko koncepcja. To działa” - podkreśliła.

Tęgoryjce były już wcześniej badane pod kątem leczenia takich chorób jak wrzodziejące zapalenie jelita grubego - w oparciu o dowody, że wydzielane przez nie cząsteczki przeciwzapalne mogą tłumić reakcje immunologiczne, które napędzają te schorzenia. Zespół dr Mitrevy postanowił wykorzystać ten fundament, modyfikując robaka tak, aby wydzielał lek wybrany przez naukowców, zamiast polegać wyłącznie na tym, co pasożyt produkuje naturalnie.

Atrakcyjność tęgoryjców jako platformy do długoterminowej produkcji i dystrybucji leków wynika z osobliwości ich biologii. Kiedy człowiek zostaje zakażony kontrolowaną liczbą larw tęgoryjców, które można podać doustnie w postaci tabletki lub przez skórę jak balsam, robaki migrują do jelita cienkiego i zasiedlają je, często na lata. Ponieważ nie mogą się rozmnażać w organizmie żywiciela, liczba robaków pozostaje stała. Gdyby kiedykolwiek potrzebne było leczenie, wystarczy pojedyncza dawka doustnego leku przeciwpasożytniczego, aby wyeliminować tęgoryjce w ciągu 24 godzin.

Chociaż naturalne zakażenie tęgoryjcami powoduje u zdrowych dorosłych tylko łagodne objawy, przewlekłe zakażenie dużą ich liczbą może być niebezpieczne dla dzieci, kobiet w ciąży oraz osób niedożywionych lub w inny sposób wrażliwych, prowadząc do anemii, zaburzeń wzrostu i rozwoju, powikłań ciąży, a w skrajnych, nieleczonych przypadkach problemów z sercem lub śmierci. Podkreśla to wagę ścisłej kontroli zakażenia w celach terapeutycznych.

Aby zaadaptować tęgoryjce do celów terapeutycznych, Mitreva i jej zespół wykorzystali ponad dwudziestoletnie badania genomiki tęgoryjców prowadzone w WashU Medicine. Dogłębna analiza danych pomogła zrozumieć biologię organizmu od poziomu komórkowego po genetyczny, umożliwiając im zlokalizowanie w genomie miejsca, w którym można wprowadzić nowy gen zawierający instrukcje dotyczące wytwarzania nowej antytoksyny.

Wysiłek zakończył się sukcesem: krew pobrana od chomików zakażonych genetycznie zmodyfikowanymi nicieniami częściowo zneutralizowała tetrodotoksynę, podczas gdy krew od zwierząt zakażonych niemodyfikowanymi nicieniami nie wykazywała zdolności neutralizujących. Prawdopodobnie z czasem uda się osiągnąć znacznie wyższy poziom neutralizacji.

Choroby zapalne jelit, w tym choroba Leśniowskiego-Crohna i wrzodziejące zapalenie jelita grubego, oraz alergie pokarmowe należą do schorzeń, które dr Mitreva uważa za silne kandydatki do dalszego rozwoju metody. Choroby wymagające małych, ale stałych stężeń terapeutycznych, w których przestrzeganie zaleceń dotyczących wielokrotnych iniekcji lub infuzji stanowi barierę, również mogą być dobrze dostosowane do tej platformy.

Przed ewentualnym zastosowaniem metody u ludzi trzeba będzie przeprowadzić rygorystyczne oceny bezpieczeństwa. Brane są pod uwagę strategie bioizolacji, takie jak modyfikowanie robaków w taki sposób, aby nie były w stanie składać jaj - w celu ochrony żywicieli i ich środowiska.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ bar/