Более 150 нечеловекообразных приматов в исследовательском центре, более двух лет борющихся с диареей, вряд ли можно назвать "удачей". Но для команды ученых это была настоящая сокровищница данных - огромная куча ценной информации о том, как наконец победить особенно отвратительного врага.
В исследовании, опубликованном в последнем выпуске Science Translational Medicine, исследователи просеяли горы иммунологических данных об инфекциях, выявив новые способы обучения иммунных клеток борьбе с бактериями, вызвавшими вспышку, - типом Shigella. Они выделили специфические части бактерий, которые иммунная система может наиболее эффективно атаковать, связав молекулы-мишени с конкретными типами уничтожающих микробов иммунных реакций. Они даже определили крошечные выемки в этих изрытых мишенях, где прикрепляются самые мощные антитела.
"Наше исследование выявило неожиданные особенности анти-Shigella антительного ответа у естественно инфицированных [нечеловекообразных приматов] и представляет собой шаг к рациональному дизайну кандидатов вакцины против Shigella", - пишут авторы. Потому что ничто так не говорит о "рациональном дизайне", как двухлетний каловый апокалипсис.
Shigella - это желудочно-кишечный ужас, поражающий более 200 миллионов человек ежегодно и убивающий более 200 000, в основном детей. Выжившие обычно вырабатывают некоторые защитные иммунные реакции, но учитывая различные виды и серотипы, эти реакции, как правило, действуют против узкого диапазона бактериального семейства. И в довершение всего, штаммы Shigella становятся все более устойчивыми к антибиотикам.
Необходимость вакцины, которая борется со всем этим паршивым семейством, очевидна, и ведутся многочисленные разработки. Но ученые работали без детальных молекулярных и структурных данных, необходимых для создания сложной вакцины. И тут началась вспышка.
Она началась в декабре 2022 года в Висконсинском национальном исследовательском центре приматов в Мэдисоне. Нечеловекообразные приматы являются естественными хозяевами Shigella, и вспышки в таких центрах не редкость. Но необычно то, что вспышка была такой масштабной и продолжительной - даже некоторые сотрудники центра заболели.
Всего среди приматов было зарегистрировано 169 микробиологически подтвержденных случаев шигеллеза. Исследователи собрали 151 изолят Shigella для серотипирования и провели полногеномное секвенирование 95 репрезентативных изолятов. Вспышка была вызвана двумя родственными кластерами Shigella flexneri, вида, который обычно поражает содержащихся в неволе нечеловекообразных приматов (у людей вспышки чаще вызываются Shigella sonnei, но оба могут заражать и тех, и других). Из 90 изолятов, проверенных на устойчивость к противомикробным препаратам, более половины (63%) были устойчивы к нескольким лекарствам. Большинство случаев вызывали легкую диарею, но были бессимптомные случаи и некоторые тяжелые. Младенцы пострадали больше всех, что отражает закономерности у людей.
Исследователи взяли сыворотку, плазму и специфические иммунные клетки у 41 инфицированного животного через 1, 2 и 4-6 недель после заражения, а затем препарировали иммунные ответы.
Сначала они искали антитела, атакующие О-антиген - самый внешний компонент большой молекулы, называемой ЛПС (липополисахарид), которая выступает из бактериальной мембраны. ЛПС встречается исключительно у грамотрицательных бактерий, включая E. coli, Salmonella и Shigella. О-антиген является общей иммунной мишенью, но он вариабелен - антитела против О-антигена одного серотипа могут не помочь в борьбе с другими.
Они обнаружили различные антитела, связывающиеся с О-антигеном, некоторые из них были выработаны при повторных воздействиях. Самое интересное, что они, казалось, развивали способность атаковать О-антиген многих различных серотипов - что критически важно для вакцины. Более того, антитела, которые связывались плотно, могли запускать каскадные реакции, разрушающие бактериальные клетки, - еще одна полезная особенность.
Затем они исследовали антитела, атакующие часть системы секреции типа 3 (T3SS), похожего на шприц аппарата, который бактерии используют для впрыскивания эффекторных белков в клетки-хозяева. На кончике T3SS Shigella находятся два белка, IpaB и IpaD, которые являются мишенями для антител приматов. Некоторые