Helicobacter pylori, czyli z czym si臋 mierzymy?
Helicobacter pylori to Gram-ujemna bakteria, kt贸ra potrafi kolonizowa膰 nieprzyjazne kwa艣ne 艣rodowisko jakim jest 偶o艂膮dek. Jej odkrycie w 1983 roku ca艂kowicie zmieni艂o my艣lenie o chorobach 偶o艂膮dka, poniewa偶 wcze艣niej s膮dzono, 偶e w takich warunkach 偶adna bakteria nie jest w stanie przetrwa膰.
Szacuje si臋, 偶e na 艣wiecie zaka偶onych jest 艣rednio oko艂o 50% ludzi, natomiast w niekt贸rych krajach odsetek ten si臋ga nawet do 80%. Polska nale偶y do kraj贸w o wy偶szej ni偶 przeci臋tna cz臋sto艣ci zaka偶e艅. W wi臋kszo艣ci przypadk贸w zaka偶enie przebiega bezobjawowo, co sprawia, 偶e wiele os贸b nie wie, 偶e jest nosicielem tych bakterii. U oko艂o 20% os贸b zaka偶onych rozwija si臋 zapalenie b艂ony 艣luzowej 偶o艂膮dka lub dwunastnicy, wrzody tych narz膮d贸w, a u oko艂o 1% 鈥� rak 偶o艂膮dka. To w艂a艣nie d艂ugotrwa艂e, przewlek艂e zaka偶enie stanowi najwi臋ksze zagro偶enie zdrowotne.
Bakterie te mog膮 by膰 przenoszone z matki na dziecko 鈥� cz臋sto ju偶 w okresie oko艂oporodowym. Mo偶liwa jest r贸wnie偶 transmisja przez ka艂 lub 艣lin臋 u os贸b w ka偶dym wieku. Zaka偶enie nie przenosi si臋 drog膮 wziewn膮 ani przez kontakt ze zwierz臋tami, cho膰 badania nad drogami transmisji zaka偶enia wci膮偶 trwaj膮.
Jednym z g艂贸wnych problem贸w w leczeniu zaka偶e艅 Helicobacter pylori jest narastaj膮ca oporno艣膰 tych bakterii na antybiotyki. Ponadto nasz uk艂ad odporno艣ciowy zwykle nie jest w stanie wyeliminowa膰 tych bakterii, kt贸re umiej臋tnie unikaj膮 mechanizm贸w obronnych organizmu.
Sk膮d pomys艂 na badania nad preparatem zapobiegaj膮cym rozwojowi zaka偶enia?
Impulsem by艂a zar贸wno skala problemu zdrowotnego, jak i rekomendacje 艢wiatowej Organizacji Zdrowia, kt贸re wskazuj膮 na piln膮 potrzeb臋 poszukiwania alternatywnych metod zapobiegania zaka偶eniom wywo艂ywanym przez te bakterie oraz fakt, 偶e do tej pory nie opracowano skutecznej szczepionki dla os贸b z grup podwy偶szonego ryzyka, kt贸ra by艂aby dost臋pna komercyjne. Przes艂ank膮 do podj臋cia bada艅 by艂y dotychczasowe wyniki wieloletnich bada艅 prowadzonych w Katedrze Immunologii i Biologii Infekcyjnej pod kierunkiem prof. dr hab. Magdaleny Miko艂ajczyk-Chmieli wraz z wsp贸艂pracownikami nad przebiegiem zaka偶e艅 Helicobacter pylori i rozwojem proces贸w odporno艣ciowych w odpowiedzi na nie. Badania te by艂y prowadzone z udzia艂em uznanych o艣rodk贸w badawczych krajowych (Instytutem Centrum Zdrowia Matki Polki w 艁odzi, Uniwersytetem Medycznym w 艁odzi, Uniwersytetem im. Jana Kochanowskiego w Kielcach, Mi臋dzyuczelnianym Wydzia艂em Biotechnologii UG-MUG w Gda艅sku) i zagranicznych (Zak艂adem Mikrobiologii Medycznej Uniwersytetu w Lund, w Szwecji, Zak艂adem Mikrobiologii Narodowego Uniwersytetu w Galway w Irlandii). Przyst臋puj膮c do kolejnego etapu bada艅 zdecydowali艣my si臋 opracowa膰 model zwierz臋cy, jakim jest kawia domowa, kt贸ry pozwoli艂 nam zrozumie膰, jak przebiega wczesna 鈥� ostra faza zaka偶enia, a nast臋pnie faza przewlek艂a.
Do bada艅 nad zaka偶eniem Helicobacter pylori wybrali艣my kawie domowe z uwagi na to, 偶e kom贸rki nab艂onkowe 偶o艂膮dka tych zwierz膮t s膮 podobne do takich kom贸rek cz艂owieka. Co wi臋cej, reakcje odporno艣ciowe u tych zwierz膮t rozwijaj膮 si臋 w spos贸b podobny jak u cz艂owieka. To daje mo偶liwo艣膰 przewidywania efekt贸w stosowania nowych preparat贸w przeciwko Helicobacter pylori do wzbudzania odporno艣ci przeciwko tym bakteriom u ludzi. Badania nad opracowaniem modelu zwierz臋cego i jego charakterystyk膮 by艂y prowadzane za zgod膮 lokalnej komisji etycznej ds. do艣wiadcze艅 na zwierz臋tach w ramach grantu badawczego OPUS dotowanego ze 艣rodk贸w Narodowego Centrum Nauki, a cz臋艣膰 bada艅 realizowa艂am w ramach mojej pracy magisterskiej w Katedrze Immunologii i Biologii Infekcyjnej pod kierunkiem Prof. dr hab. Magdaleny Miko艂ajczyk-Chmieli oraz opiek膮 dr Marii Walenckiej. Wiele bada艅, kt贸re pozwoli艂y zrozumie膰 przebieg i konsekwencje tego zaka偶enia uzyska艂am podczas realizacji w tej jednostce pracy doktorskiej.
Na czym polega koncepcja opracowanego rozwi膮zania i czy mo偶emy ju偶 m贸wi膰 o sukcesie?
Jak wspomnia艂am pa艂eczki Helicobacter pylori unikaj膮 pewnych mechanizm贸w odporno艣ciowych gospodarza m.in. s膮 s艂abo poch艂aniane i eliminowane przez kom贸rki 偶erne jakimi s膮 makrofagi. Hamuj膮 te偶 aktywno艣膰 limfocyt贸w. Zatem skupili艣my si臋 na stworzeniu takiego preparatu, kt贸ry skutkowa艂by bezpo艣rednim dzia艂aniem przeciwbakteryjnym i przywraca艂by aktywno艣膰 kom贸rek odporno艣ciowych os艂abion膮 przez te bakterie. W immunologii zaka偶e艅 znane s膮 zastosowania drobnoustroj贸w przeciwko innym czynnikom zaka藕nym. W ostatnich latach wiele uwagi po艣wi臋ca si臋 pr膮tkom szczepionkowym Mycobacterium bovis BCG, kt贸re s膮 stosowane w programie szczepie艅 ochronnych przeciwko gru藕licy.
Wykazano, 偶e takie pr膮tki mog膮 r贸wnie偶 nasila膰 odporno艣膰 przeciwko innym chorobom zaka藕nym. Ponadto, s膮 stosowane we wspomaganiu leczenia raka p臋cherza moczowego ze wzgl臋du na swoje w艂a艣ciwo艣ci aktywuj膮ce kom贸rki odporno艣ciowe. We wsp贸艂pracy z dr hab. Markiem Brzezi艅skim z Centrum Bada艅 Molekularnych i Makromolekularnych, prof. tej jednostki przygotowali艣my cz膮steczk臋 no艣nikow膮 z chitozanu, w kt贸rej zamkn臋li艣my pr膮tki szczepionkowe BCG. No艣nik chitozanowy zosta艂 zmodyfikowany tak, aby pr膮tki po podaniu zwierz臋tom drog膮 pokarmow膮 uwalnia艂y si臋 w 偶o艂膮dku 鈥� w miejscu zasiedlonym przez pa艂eczki Helicobacter pylori oraz w jelicie, gdzie wyst臋puje 艣luz贸wkowy uk艂ad odporno艣ciowy stanowi膮cy 鈥瀋entrum odporno艣ci鈥�. W opracowanym preparacie, opr贸cz pr膮tk贸w szczepionkowych, bardzo wa偶na jest r贸wnie偶 chitozanowa os艂onka no艣nika. Chroni ona pr膮tki szczepionkowe przed kwa艣nym 艣rodowiskiem 偶o艂膮dka i umo偶liwia ich stopniowe uwalnianie dok艂adnie tam, gdzie powinny dzia艂a膰. Kluczowe by艂o dla nas to, 偶e chitozan rozpuszcza si臋 wy艂膮cznie w kwa艣nym 艣rodowisku, wi臋c zak艂adali艣my, 偶e po podaniu do偶o艂膮dkowym bakterie uwolni膮 si臋 stopniowo i najprawdopodobniej czasowo skolonizuj膮 kom贸rki nab艂onkowe 偶o艂膮dka po nakierowaniu tym no艣nikiem.
Sam chitozan ma pewne w艂a艣ciwo艣ci bakteriob贸jcze i immunomoduluj膮ce, zatem u偶ywaj膮c go jako no艣nika chcieli艣my dodatkowo wzmocni膰 dzia艂anie pr膮tk贸w szczepionkowych BCG. Takie by艂y za艂o偶enia koncepcji no艣nika chitozanowego zawieraj膮cego pr膮tki szczepionkowe BCG.
- m贸wi dr hab. Weronika Gonciarz, prof. U艁
W modelu zwierz臋cym u wi臋kszo艣ci kawii domowych, kt贸re otrzyma艂y drog膮 pokarmow膮 no艣nik zawieraj膮cy pr膮tki szczepionkowe BCG, a nast臋pnie eksperymentalnie zaka偶onych Helicobacter pylori nie wykryli艣my materia艂u genetycznego Helicobacter pylori. Zaobserwowali艣my r贸wnie偶 przywr贸cenie r贸wnowagi immunologicznej w tkance 偶o艂膮dka na co wskazywa艂a obecno艣膰 kom贸rek odporno艣ciowych o funkcji regulacyjnej oraz limfocyt贸w pami臋ciowych, co pozwala sugerowa膰, 偶e ochrona mo偶e by膰 d艂ugotrwa艂a.
Patenty i dalsze plany
Opracowany no艣nik chitozanowy z pr膮tkami szczepionkowymi BCG otrzyma艂 patent. To bardzo wa偶ny krok, kt贸ry umo偶liwia dalszy rozw贸j opracowanej technologii tworzenia no艣nika m.in. poprzez potencjaln膮 wsp贸艂prac臋 z laboratoriami przemys艂u farmaceutycznego.
Po otrzymaniu no艣nika i sprawdzeniu, 偶e faktycznie uda艂o si臋 nam opracowa膰 spos贸b zamykania pr膮tk贸w szczepionkowych BCG w no艣niku podj臋li艣my pr贸b臋 zabezpieczenia naszego pomys艂u w urz臋dzie patentowym. Pierwszym krokiem by艂o skierowanie zapytania w tej sprawie do Centrum Transferu Technologii U艁, kt贸re pomog艂o nam w przeprowadzeniu procedury. To jest bardzo d艂uga i skomplikowana 艣cie偶ka, ale kilka dni temu dostali艣my informacj臋, 偶e opracowany przez nas spos贸b enkapsulacji pr膮tk贸w szczepionkowych Mycobacterium bovis BCG w no艣niku chitozanowym zosta艂 opatentowany. W艂a艣cicielem patentu jest Uniwersytet 艁贸dzki.
- wyja艣nia dr hab. Weronika Gonciarz, prof. U艁
Kolejnym krokiem w badaniach nad opracowanym no艣nikiem s膮 badania toksykologiczne oraz badania d艂ugoterminowe na modelu zwierz臋cym, ze zwi臋kszeniem skali do艣wiadcze艅. Ich przeprowadzenie umo偶liwi potwierdzenie s艂uszno艣ci przyj臋tej koncepcji tworzenia no艣nika do kontrolowania zaka偶e艅 Helicobacter pylori. Po zako艅czeniu zaawansowanych bada艅 laboratoryjnych, dalsze etapy bada艅, kt贸rych celem jest opracowanie produktu leczniczego lub profilaktycznego, powinny zmierza膰 do potwierdzenia dzia艂ania preparatu u ludzi w wieloetapowych kontrolowanych badaniach klinicznych. W przypadku naszego no艣nika droga do tego etapu jest jeszcze bardzo odleg艂a. Czeka nas wci膮偶 wiele bada艅 o charakterze podstawowym w celu dog艂臋bnego zbadania biologicznych efekt贸w opracowanego no艣nika. Dopiero te badania wyka偶膮 czy przyj臋ta koncepcja jest s艂uszna.
Chcieliby艣my aplikowa膰 o kolejne projekty, tym razem badawczo-rozwojowe, kt贸re pozwol膮 na dalsze rozwijanie opracowanej przez nas technologii. Konieczne b臋dzie wi臋c nawi膮zanie wsp贸艂pracy z firm膮 komercyjn膮. Mam nadziej臋, 偶e ju偶 wkr贸tce uda nam si臋 taki projekt z艂o偶y膰 i przekona膰 grantodawc贸w, 偶e warto przyzna膰 艣rodki na ten cel
- podsumowuje dr hab. Weronika Gonciarz prof. U艁
Prezentowane wyniki bada艅 zosta艂y uzyskane podczas realizacji w Katedrze Immunologii i Biologii Infekcyjnej U艁 projektu SONTA 18 鈥濷cena zdolno艣ci pr膮tk贸w Mycobacterium bovis BCG-onko do kontrolowania rozwoju zaka偶enia Helicobacter pylori鈥� z Narodowego Centrum Nauki, kt贸rego kierownikiem jest dr hab. Weronika Gonciarz, prof. U艁. Partnerami w projekcie s膮 naukowcy z Katedry Immunologii i Biologii Infekcyjnej (prof. dr hab. Magdalena Miko艂ajczyk-Chmiela, mgr Patrycja Jaroniek), Dzia艂u Funkcjonalnych Polimer贸w i Materia艂贸w Polimerowych, Centrum Bada艅 Molekularnych i Makromolekularnych PAN w 艁odzi (dr hab. prof. CBMiM Marek Brzezi艅ski z zespo艂em) oraz Zak艂adu Biochemii Farmaceutycznej i Diagnostyki Molekularnej, Wydzia艂u Farmaceutycznego, Uniwersytetu Medycznego w 艁odzi (prof. dr hab. Ewa Balcerczak z zespo艂em).
Zach臋camy do zapoznania si臋 z prezentowanymi wynikami bada艅:
Oraz z pozosta艂ymi efektami projektu SONATA 18:
Redakcja: Kamila Knol-Micha艂owska (Centrum Promocji, Wydzia艂 Biologii i Ochrony 艢rodowiska U艁)
Grafika i zdj臋cia: Mateusz Kowalski (Centrum Promocji, Wydzia艂 Biologii i Ochrony 艢rodowiska U艁)
Informacje: dr hab. Weronika Gonciarz, prof. U艁 (Katedra Immunologii i Biologii Infekcyjnej U艁)