Σχέσεις «οργής» και «αγάπης»
Ενα μεγάλο ποσοστό της βιομάζας του πλανήτη αποτελείται από μικρόβια που παίζουν σημαντικό ρόλο στη βιόσφαιρα. Ωστόσο η γνωριμία μας μαζί τους είναι συνήθως αρνητική, καθώς τα συνδέουμε σχεδόν πάντα με αόρατες επιθέσεις και συνακόλουθες ύπουλες ασθένειες. Πολλά από αυτά βέβαια δεν είναι αθώα· είναι φονικά· και παλαιότερα μετατρέπονταν σε μάστιγες κατά της ανθρωπότητας μέσα από τις επιδημικές, τις πανδημικές και τις επιζωοτικές – όταν προσβάλλουν τα ζώα σε επιδημικό επίπεδο – εξάρσεις τους.
Ατρωτα μικρόβια
Η πρόοδος της επιστήμης βρήκε βέβαια το όπλο, τα αντιβιοτικά, με πρώτη την πενικιλίνη του Φλέμινγκ. Εκτοτε άρχισε μια γοργή κατάχρηση των αντιβιοτικών και στις μέρες μας κάνουν εμφανή την παρουσία τους ακατανίκητα μικρόβια που δεν τρομάζουν μπροστά σε κανένα από τα υπάρχοντα αντιβιοτικά, καθώς έχουν ενσωματώσει μεταλλάξεις που τα κάνουν άτρωτα. Τις τελευταίες εβδομάδες λ.χ. έφθασαν από το Ισραήλ τα κακά μαντάτα ότι εκατοντάδες άνθρωποι είχαν πάθει λοίμωξη με μικρόβιο ανθεκτικό σε όλα τα αντιβιοτικά και κάποιοι από αυτούς δεν άντεξαν· αμέσως ανακοινώθηκε ότι τέτοιες περιπτώσεις, ελάχιστες ευτυχώς, υπήρξαν και στη χώρα μας.
Η επιστημονική αιτιολογία για τη θανατογόνο συμπεριφορά τέτοιων μικροβίων ήταν κυρίως η κατάχρηση των αντιβιοτικών που λειτουργεί ως παράμετρος της φυσικής επιλογής ανθεκτικών στελεχών. Η μέχρι πρόσφατα επιτυχής αξιοποίηση όλο και πιο νέων αντιβιοτικών φαίνεται πως δεν αποδίδει πια για ορισμένα στελέχη. Ετσι, η απάντηση κι εδώ αναζητείται στο πιο βασικό επίπεδο, το γονιδιωματικό· για να μάθουμε βαθύτερα τους μηχανισμούς αντοχής και να τους εξουδετερώσουμε.
«Πονηρό» γονίδιο
Μια τέτοια πρόσφατη προσπάθεια προέρχεται από το Πανεπιστήμιο Rockefeller, στο οποίο η ερευνητική ομάδα του Chad Euler κατάφερε να απαντήσει στο πώς στελέχη του Streptococcus pyogenes είναι άτρωτα και στους δύο κύριους εχθρούς των βακτηρίων, τα αντιβιοτικά και τους βακτηριοφάγους ιούς. Το εν λόγω βακτήριο προκαλεί ποικίλες λοιμώξεις, από τον λάρυγγα λ.χ. ως το δέρμα. Συγκρίνοντας τα γονιδιώματα διαφόρων στελεχών βακτηρίων που απομόνωσαν από ποικίλες σχετικές εστίες λοιμώξεων συμπέραναν ότι ο πιθανός αιτιατός παράγοντας της αντοχής τους είναι ένα γονίδιο, που το τιτλοδότησαν spyIM και το οποίο κωδικοποιεί ένα ένζυμο, το Μ. spyl.
Το ένζυμο αυτό είναι η πρώτη μεθυλοτρανσφεράση από το S. pyogenes, το γονίδιο της οποίας έχει κλωνοποιηθεί και έχει μελετηθεί το εν λόγω ένζυμο καλά. Στις ιδιότητές του είναι να προσθέτει μεθυλικές ομάδες στο DNA όλων των ανθεκτικών βακτηρίων, το οποίο τροποποιείται και δεν κόβεται από το ένζυμο Smal που συνήθως κομματιάζει το εν λόγω DNA. Τα ανθεκτικά στελέχη έφεραν αυτή την ενοχοποιητική πιθανόν ιδιότητα. Το γονίδιο όμως spyIM δεν θωρακίζει μόνο το εν λόγω βακτήριο στα αντιβιοτικά αλλά το προστατεύει και από μολύνσεις με βακτηριοφάγους. Και τούτο διότι δεν τροποποιείται επιγενετικά, μη μεθυλίωση δηλαδή, το DNA του βακτηριοφάγου, όπως συμβαίνει με του βακτηρίου, με αποτέλεσμα να είναι τρωτό στα περιοριστικά ένζυμα του ίδιου του βακτηρίου, τα οποία καταστρέφουν το DNA του ιού. Το εν λόγω γονίδιο είναι αποτέλεσμα μιας εξελικτικής καινοτομίας που κάνει τα ανθεκτικά βακτηριακά στελέχη ιδιαίτερα επικίνδυνα.
Επίμονη φυματίωση
Αλλη ανησυχητική είδηση αφορά λ.χ. την έξαρση της φυματίωσης, με το 1/3 του παγκόσμιου πληθυσμού να έχει μολυνθεί με το Mycobacterium tuberculosis και με το 10% των φορέων του μυκοβακτηρίου αυτού να αρρωσταίνει. Νέες μορφές φυματίωσης εμφανίζονται με νέα στελέχη του μυκοβακτηρίου που είναι ανθεκτικά στα βασικά χρησιμοποιούμενα φάρμακα. Στη χώρα μας το 4% των 800.000 – 900.000 κρουσμάτων ετησίως οφείλεται σε ανθεκτικά ή και πολυανθεκτικά στελέχη (εκείνα με ανθεκτικότητα τουλάχιστον στα δύο πιο ισχυρά φάρμακα)· και το πρόβλημα της πολυανθεκτικότητας είναι πολύ μεγαλύτερο του εκτιμηθέντος.
Στο μέτωπο αυτό σημαντική είναι η ενοχοποίηση δύο από τις τρεις παραλλαγές ενός γονιδίου, του sp110, που σχετίζονται με την προδιάθεση στην εκδήλωση της νόσου και δίνουν απάντηση στο γιατί μερικοί φορείς του βακτηρίου αρρωσταίνουν και άλλοι όχι. Η πρώτη προσέγγιση έγινε στα ποντίκια με την ταυτοποίηση του γονιδίου Ipr1 που προκαλεί ενδοκυτταρική παθογόνο αντίσταση, καθώς το προϊόν του περιορίζει τον πολλαπλασιασμό των παθογόνων βακτηρίων Μ. tuberculosis και Listeria monocytogenes. Το ομόλογο γονίδιο του Ipr1 στον άνθρωπο είναι το sp110, του οποίου οι δύο από τις τρεις παραλλαγές σχετίζονται με τη φυματίωση.
Ενα βήμα μπροστά λοιπόν, με ένα άλλο επίσης πρόσφατο να αφορά την ανάπτυξη αιματικών τεστ διάγνωσης, αντί του αντίστοιχου επιδερμικού, το οποίο έδινε πολλά λάθη, θετικά ή αρνητικά. Τα δυο νέα τεστ, το Τ- SPOT- ΤΒ και το QuantiFeron – ΤΒ Gold, που έχουν ήδη εγκριθεί στις ΗΠΑ και δεν δείχνουν συνήθως θετικά αποτελέσματα σε υγιείς ανθρώπους, είναι σημαντικά για πληθυσμούς που έχουν εμβολιασθεί με το BCG εμβόλιο, το πιο διαδεδομένο στον κόσμο. Τα τεστ αυτά βασίζονται στην ανίχνευση γ-ιντερφερόνης που απελευθερώνεται από τα Τ λεμφοκύτταρα ως αντίδραση σε ειδικά αντιγόνα του Μ. tuberculosis.
Σχέσεις «αγάπης»
Τα μικρόβια όμως δεν συνάπτουν μόνο σχέσεις «οργής» με τον άνθρωπο· αλλά και «αγάπης», χρησιμότητας δηλαδή. Στην εποχή των εναλλακτικών πηγών ενέργειας π.χ., με σημαία την αιθανόλη για την αντικατάσταση των ρυπογόνων ορυκτών υδρογονανθράκων, η ομάδα του Wu στο Πανεπιστήμιο Rochester ταυτοποίησε για πρώτη φορά γονίδια που είναι υπεύθυνα για τη διάσπαση της φυτικής βιομάζας, γονίδια που εκφράζονται σε μικροοργανισμούς και παράγουν αιθανόλη από το γρασίδι ή το καλαμπόκι· ανάλογες ερευνητικές προσπάθειες γίνονται και στη χώρα μας, γεγονός που χρειάζεται ενίσχυση από την πολιτεία.
Με βάση τις παραδοσιακές μεθόδους δύο βημάτων, την αποδόμηση δηλαδή της φυτικής βιομάζας σε γλυκόζη και τη ζύμωση της γλυκόζης σε αιθανόλη, ο Wu μελέτησε το μικροοργανισμό C. thermocellum που παράγει αιθανόλη σε ένα μόνο βήμα αντί σε δύο. Η προσπάθεια εστιάζεται, μετά την ολοκληρωθείσα χαρτογράφηση του γονιδιώματος του εν λόγω βακτηρίου, στην αποκάλυψη του κατάλληλου συνδυασμού γονιδίων και στην έκφρασή τους ώστε να παράγεται αιθανόλη γρήγορα και αποτελεσματικά· αλλά και ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη βιομάζα, γρασίδι λ.χ., ή καλαμπόκι ή ακόμη και απορρίμματα τροφής. Διότι η πρόκληση είναι να αποκαλυφθεί πώς ένα βακτήριο χρησιμοποιεί περισσότερα από 100 ένζυμά του για να διασπάσει μια ειδική βιομάζα.
Πολλές οι ελπίδες λοιπόν από τα ερευνητικά μέτωπα σχετικά με τον έλεγχο πολλών ατίθασων μικροβίων που παρελαύνουν απειλητικά μπροστά στον γίγαντα άνθρωπο τον οποίο κατεδαφίζουν μερικές φορές. Κι εδώ η γενετική σκαπάνη αποδεικνύεται το ισχυρότερο εργαλείο, το οποίο όμως δεν πρέπει να υπερεκτιμάται και να μας αποθρασύνει· δεν μπορεί από μόνο του να λύσει όλα τα προβλήματά μας. Η ηχηρή παρουσία των μικροβίων, η μεγάλη συνεισφορά τους στον βιόκοσμο αλλά και η αναγκαστική συγκατοίκησή μας μαζί τους χρειάζεται «παραχωρήσεις» και «συμβιβασμούς», όπως είναι ο τρόπος ζωής μας και το κοσμοείδωλό μας για το πώς θα διασφαλισθούν η σωματική και οικολογική ομοιόσταση, η ισορροπία δηλαδή, αλλά και η ισόρροπη αειφόρος ανάπτυξη.
Ο κ. Στ. Ν. Αλαχιώτης είναι καθηγητής Γενετικής, πρώην πρύτανης του Πανεπιστημίου Πατρών.
