Ponad 150 naczelnych innych niż człowiek w ośrodku badawczym zmagających się z biegunką przez ponad dwa lata nie brzmi jak „dobre wieści”. Ale dla zespołu naukowców to była prawdziwa kopalnia danych – ogromna sterta cennych informacji o tym, jak w końcu pokonać wyjątkowo paskudnego wroga.

W badaniu opublikowanym w najnowszym numerze „Science Translational Medicine” naukowcy przekopali się przez górę danych immunologicznych z infekcji, odnotowując nowe sposoby trenowania komórek odpornościowych do pokonania bakterii odpowiedzialnych za wybuch epidemii – rodzaju Shigella. Wyłuskali specyficzne fragmenty bakterii, które układ odpornościowy może najskuteczniej atakować, łącząc cząsteczki docelowe z konkretnymi typami odpowiedzi immunologicznych zwalczających zarazki. Zidentyfikowali nawet maleńkie wcięcia w tych poszarpanych cząsteczkach docelowych, do których przyczepiają się najsilniejsze przeciwciała.

„Nasze badanie ujawniło nieoczekiwane cechy odpowiedzi przeciwciał anty-Shigella u naturalnie zakażonych naczelnych innych niż człowiek i stanowi krok w kierunku racjonalnego projektowania kandydatów na szczepionkę przeciw Shigella” – piszą autorzy. Bo nic tak nie mówi „racjonalne projektowanie” jak dwuletnia apokalipsa kupowa.

Shigella to koszmar żołądkowo-jelitowy, który dotyka ponad 200 milionów ludzi rocznie i zabija ponad 200 tysięcy, głównie dzieci. Ci, którzy przeżyją, zwykle rozwijają pewne ochronne odpowiedzi immunologiczne, ale biorąc pod uwagę różne gatunki i serotypy, odpowiedzi te działają na wąski zakres rodziny bakteryjnej. I jakby tego było mało, szczepy Shigella stają się coraz bardziej oporne na antybiotyki.

Potrzeba szczepionki, która zwalcza całą tę paskudną rodzinę, jest jasna i trwają liczne prace nad jej opracowaniem. Ale naukowcy pracowali bez szczegółowych danych molekularnych i strukturalnych potrzebnych do zaawansowanej szczepionki. I tu wkracza epidemia.

Zaczęła się w grudniu 2022 roku w Wisconsin National Primate Research Center w Madison. Naczelne inne niż człowiek są naturalnymi żywicielami Shigella, a ogniska w takich ośrodkach nie są rzadkością. Ale niezwykłe jest to, że epidemia była tak duża i trwała tak długo – zachorowało nawet kilku pracowników ośrodka.

W sumie potwierdzono mikrobiologicznie 169 przypadków szigelozy wśród naczelnych. Naukowcy pobrali 151 izolatów Shigella do serotypowania i przeprowadzili sekwencjonowanie całego genomu 95 reprezentatywnych izolatów. Epidemia była spowodowana przez dwa powiązane klastry Shigella flexneri, gatunku, który często atakuje naczelne inne niż człowiek trzymane w niewoli (u ludzi epidemie są częściej wywoływane przez Shigella sonnei, ale oba mogą zakażać oba gatunki naczelnych). Z 90 izolatów testowanych pod kątem oporności na antybiotyki ponad połowa (63%) była wielolekooporna. Większość przypadków powodowała łagodną biegunkę, ale zdarzały się przypadki bezobjawowe i ciężkie. Najbardziej ucierpiały niemowlęta, co odzwierciedla wzorce u ludzi.

Naukowcy pobrali surowicę, osocze i specyficzne komórki odpornościowe od 41 zakażonych zwierząt w 1, 2 i 4–6 tygodni po infekcji, a następnie przeanalizowali odpowiedzi immunologiczne.

Najpierw szukali przeciwciał atakujących antygen O, najbardziej zewnętrzny składnik dużej cząsteczki zwanej LPS (lipopolisacharyd), która wystaje z błony bakteryjnej. LPS występuje wyłącznie u bakterii Gram-ujemnych, w tym E. coli, Salmonella i Shigella. Antygen O jest częstym celem immunologicznym, ale jest zmienny – przeciwciała przeciwko antygenowi O jednego serotypu mogą nie pomóc w walce z innymi.

Znaleźli różne przeciwciała wiążące się z antygenem O, niektóre wyspecjalizowane po wielokrotnych ekspozycjach. Co najciekawsze, wydawały się rozwijać zdolność do atakowania antygenu O z wielu różnych serotypów – co jest kluczowe dla szczepionki. Co więcej, przeciwciała, które wiązały się mocno, mogły wywoływać kaskadowe reakcje rozkładające komórki bakteryjne – kolejna przydatna cecha.

Następnie zbadali przeciwciała atakujące część systemu sekrecji typu 3 (T3SS), aparatu przypominającego strzykawkę, którego bakterie używają do wstrzykiwania białek efektorowych do komórek gospodarza. Na końcu T3SS Shigella znajdują się dwa białka, IpaB i IpaD, które są celem przeciwciał naczelnych. Som