Φανταστείτε έναν κόσμο στον οποίο ένα εμβόλιο είναι μια κρέμα που τρίβετε στο δέρμα σας αντί για μια βελόνα που ένας εργαζόμενος στον τομέα της υγείας σπρώχνει στο μπράτσο σας. Ακόμα καλύτερα είναι εντελώς ανώδυνο και δεν ακολουθείται από πυρετό, πρήξιμο, ερυθρότητα ή πόνο στο χέρι.
Αυτή η ανώδυνη και πρακτική λύση εμβολιασμού βγαίνει από τον κόσμο της θεωρίας και αρχίζει να αποκτά πραγματική υπόσταση χάρις στην… εξημέρωση ενός βακτηριακού είδους από ερευνητική ομάδα με επικεφαλής επιστήμονες του Πανεπιστημίου Στάνφορντ στις ΗΠΑ. «Όλοι μισούμε τις βελόνες. Δεν έχω βρει ούτε ένα άτομο που να μην του αρέσει η ιδέα ότι είναι δυνατό να αντικατασταθεί μια ένεση με μια κρέμα» λέει ο Μάικλ Φίσκμπαχ, καθηγητής βιο-μηχανικής επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας
Το δέρμα είναι ένα τρομερό μέρος για να ζεις, σύμφωνα με τον Φίσκμπαχ που μελετά τη φύση και τις ιδιότητες του δέρματος εδώ και πολλά χρόνια. «Είναι απίστευτα ξηρό, πολύ αλμυρό για τα περισσότερα μονοκύτταρα πλάσματα και δεν έχει πολλά να φάει. Δεν μπορώ να φανταστώ ότι κάτι θα ήθελε να ζήσει εκεί». Όμως μερικά ανθεκτικά μικρόβια θεωρούν το δέρμα σπίτι τους. Μεταξύ αυτών είναι ο Staphylococcus epidermidis, ένα γενικά ακίνδυνο βακτηριακό είδος που αποικίζει το δέρμα.
«Βρίσκονται σε κάθε θύλακα της τρίχας σχεδόν κάθε ανθρώπου στον πλανήτη. Οι ανοσολόγοι ίσως έχουν παραμελήσει τα βακτήρια που αποικίζουν το δέρμα μας. Απλώς υποθέσαμε ότι δεν συμβαίνουν πολλά εκεί» λέει λέει ο Φίσκμπαχ. Αυτό αποδεικνύεται λάθος. Τα τελευταία χρόνια ο Φίσκμπαχ και οι συνάδελφοί του ανακάλυψαν ότι το ανοσοποιητικό σύστημα δίνει μια πολύ πιο επιθετική απάντηση κατά του S. epidermidis από ό,τι περίμενε κανείς.
Τα αντισώματα
Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «Nature» η ερευνητική ομάδα εξέτασε μια βασική πτυχή της ανοσολογικής απόκρισης, την παραγωγή αντισωμάτων. Αυτές οι εξειδικευμένες πρωτεΐνες μπορούν να κολλήσουν σε συγκεκριμένα βιοχημικά χαρακτηριστικά των μικροβίων εισβολής, εμποδίζοντάς τα συχνά να εισέλθουν μέσα στα κύτταρα ή να ταξιδέψουν ανενόχλητα μέσω της κυκλοφορίας του αίματος σε μέρη που δεν πρέπει να πάνε.
Τα μεμονωμένα αντισώματα είναι εξαιρετικά επιλεκτικά ως προς το τι προσκολλώνται. Κάθε μόριο αντισώματος στοχεύει τυπικά ένα συγκεκριμένο βιοχημικό χαρακτηριστικό που ανήκει σε ένα μεμονωμένο μικροβιακό είδος ή στέλεχος. Οι ερευνητές ήθελαν να δουν αν το ανοσοποιητικό σύστημα ενός ποντικιού, του οποίου το δέρμα δεν αποικίζεται κανονικά από S. epidermidis, θα δημιουργήσει μια απάντηση αντισωμάτων σε αυτόν τον μικροοργανισμό αν έκανε την εμφάνιση του εκεί.
Η ανακάλυψη
Τα αρχικά πειράματα, που έγιναν τους ερευνητές ήταν απλά: Βούτηξαν μια μπατονέτα σε ένα φιαλίδιο που περιέχει S. epidermidis. Ετριψαν απαλά τη μπατονέτα στο κεφάλι ενός κανονικού ποντικιού έπαιρναν αίμα σε καθορισμένα χρονικά σημεία τις επόμενες έξι εβδομάδες, ρωτώντας για να δουν αν έχουν αναπτυχθεί αντισώματα
«Η απάντηση των αντισωμάτων των ποντικών στο S. epidermidis ήταν σοκαριστική. Τα επίπεδα αυτών των αντισωμάτων αυξήθηκαν αργά, μετά λίγο περισσότερο– και μετά ακόμη περισσότερο». Στις έξι εβδομάδες, είχαν φτάσει σε υψηλότερη συγκέντρωση από ό,τι θα περίμενε κανείς από έναν κανονικό εμβολιασμό- και παρέμειναν σε αυτά τα επίπεδα. Είναι σαν τα ποντίκια να είχαν εμβολιαστεί. Η απόκριση των αντισωμάτων τους ήταν εξίσου ισχυρή και συγκεκριμένη σαν να αντιδρούσε σε ένα παθογόνο» αναφέρει ο Φίσκμπαχ.
«Το ίδιο πράγμα φαίνεται να συμβαίνει φυσικά στους ανθρώπους. Πήραμε αίμα από ανθρώπους δότες και διαπιστώσαμε ότι τα κυκλοφορούντα επίπεδα αντισωμάτων τους που κατευθύνονται στο S. epidermidis ήταν τόσο υψηλά όσο οτιδήποτε εμβολιαζόμαστε τακτικά» λέει ο Φίσκμπαχ και εξηγεί τι φαίνεται ότι συμβαίνει.
«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». Τι συμβαίνει λοιπόν; Θα μπορούσε να συνοψιστεί σε μια γραμμή που χάραξε ο ποιητής των αρχών του 20ου αιώνα Ρόμπερτ Φροστ: Οι καλοί φράχτες κάνουν καλούς γείτονες. Οι περισσότεροι άνθρωποι πίστευαν ότι ο φράχτης ήταν το δέρμα αλλά απέχει πολύ από το τέλειο. 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 καθημερινή μας ύπαρξη» λέει ο Φίσκμπαχ.
Το ζωντανό εμβόλιο
Ενώ η απόκριση αντισωμάτων σε ένα μολυσματικό παθογόνο ξεκινά μόνο μετά την εισβολή του παθογόνου στο σώμα, η απάντηση στο S. epidermidis συμβαίνει προληπτικά, πριν προκύψει οποιοδήποτε πρόβλημα. Με αυτόν τον τρόπο, το ανοσοποιητικό σύστημα μπορεί να ανταποκριθεί εάν είναι απαραίτητο – ας πούμε, όταν υπάρχει σπάσιμο του δέρματος και το συνήθως ακίνδυνο ζωύφιο σκαρφαλώνει και προσπαθεί να εισέλθει στην κυκλοφορία του αίματός μας.
Βήμα-βήμα η ερευνητική ομάδα μετέτρεψε το S. epidermidis σε ένα «ζωντανό», plug-and-play εμβόλιο που μπορεί να εφαρμοστεί τοπικά. Έμαθαν ότι το τμήμα του S. epidermidis που είναι πιο υπεύθυνο για την ενεργοποίηση μιας ισχυρής ανοσολογικής απόκρισης είναι μια πρωτεΐνη που ονομάζεται Aap. Αυτή η μεγάλη, δενδρόμορφη δομή, πέντε φορές το μέγεθος μιας μέσης πρωτεΐνης, προεξέχει από το βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα. Πιστεύουν ότι μπορεί να εκθέσει μερικά από τα πιο εξωτερικά κομμάτια του σε κύτταρα φρουρούς του ανοσοποιητικού συστήματος που σέρνονται περιοδικά μέσα από το δέρμα, λαμβάνουν δείγματα τριχοθυλακίων, αρπάζουν αποσπάσματα ό,τι πέφτει στο «φύλλωμα» του Aap και τα πνίγουν ξανά μέσα για να τα δείξουν σε άλλους ανοσοποιητικούς κύτταρα υπεύθυνα για την ανάπτυξη μιας κατάλληλης απόκρισης αντισωμάτων που στοχεύουν σε αυτό το αντικείμενο.
Οι ερευνητές επανέλαβαν το πείραμα εμβάπτισης και στη συνέχεια επιχρίσματος, χρησιμοποιώντας αυτή τη φορά είτε αμετάβλητο S. epidermidis είτε τροποποιημένο βιολογικά S. epidermidis που κωδικοποιεί το θραύσμα της τοξίνης του τετάνου. Χορήγησαν πολλές 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 έκαναν ένεση στα ποντίκια με θανατηφόρες δόσεις τοξίνης τετάνου, τα ποντίκια που έλαβαν φυσικό S. epidermidis υπέκυψαν τα ποντίκια που έλαβαν την τροποποιημένη έκδοση παρέμειναν χωρίς συμπτώματα.
Ένα παρόμοιο πείραμα, στο οποίο οι ερευνητές έσπασαν το γονίδιο για την τοξίνη της διφθερίτιδας αντί για το γονίδιο για την τοξίνη του τετάνου στο «κασετόφωνο» Aap, προκάλεσε επίσης τεράστιες συγκεντρώσεις αντισωμάτων που στοχεύουν την τοξίνη της διφθερίτιδας. Οι επιστήμονες τελικά ανακάλυψαν ότι θα μπορούσαν ακόμα να λάβουν αποκρίσεις αντισωμάτων που σώζουν ζωές σε ποντίκια μετά από δύο ή τρεις μόνο εφαρμογές.
Έδειξαν επίσης, αποικίζοντας πολύ νεαρά ποντίκια με S. epidermidis, ότι η προηγούμενη παρουσία των βακτηρίων στο δέρμα αυτών των ποντικών (όπως είναι τυπικό στους ανθρώπους αλλά όχι στα ποντίκια) δεν παρενέβαινε στην ικανότητα της πειραματικής θεραπείας να διεγείρει μια ισχυρή απόκριση αντισωμάτων. Αυτό συνεπάγεται, είπε ο Φίσκμπαχ, ότι ο σχεδόν 100% αποικισμός του δέρματος του είδους μας από το S. epidermidis δεν θα πρέπει να δημιουργεί κανένα πρόβλημα στη χρήση του κατασκευάσματος στους ανθρώπους.
Σε μια αλλαγή τακτικής οι ερευνητές δημιούργησαν την τοξίνη του τετάνου σε έναν βιοαντιδραστήρα και στη συνέχεια την εμφύτευσαν χημικά στο Aap έτσι ώστε να σημαδέψει την επιφάνεια του S. epidermidis. Προς έκπληξη των ερευνητών αυτό αποδείχθηκε ότι δημιούργησε μια εκπληκτικά ισχυρή απόκριση αντισωμάτων. Οι ερευνητές είχαν αρχικά σκεφτεί ότι η αφθονία της εμφυτευμένης τοξίνης θα αραιωνόταν όλο και περισσότερο με κάθε βακτηριακή διαίρεση, μειώνοντας σταδιακά την ανοσολογική απόκριση. Ακριβώς το αντίθετο συνέβη. Η τοπική εφαρμογή αυτού του μικροβίου δημιούργησε αρκετά αντισώματα για να προστατεύσει τα ποντίκια από εξαπλάσια θανατηφόρα δόση τοξίνης τετάνου.
«Ξέρουμε ότι λειτουργεί σε ποντίκια. Στη συνέχεια, πρέπει να δείξουμε ότι λειτουργεί σε πιθήκους. Αυτό θα κάνουμε. Πιστεύουμε ότι αυτό θα λειτουργήσει 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 τα σφάλματα δεν το κάνουν αυτό. Αναμένουμε ότι δεν θα παρουσιάσετε καθόλου φλεγμονή» εκτιμά ο Φίσκμπαχ.
