Πώς η μικροβαρύτητα αλλάζει τη «μάχη» βακτηρίων και ιών και ανοίγει νέους δρόμους κατά της αντοχής στα αντιβιοτικά
Οι συνθήκες σχεδόν μηδενικής βαρύτητας φαίνεται να επηρεάζουν βαθιά τη γενετική εξέλιξη βακτηρίων και βακτηριοφάγων, μεταβάλλοντας τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν και προσαρμόζονται. Σύμφωνα με νέα επιστημονική μελέτη, τα ευρήματα αυτά ενδέχεται να αξιοποιηθούν στο μέλλον για την ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών θεραπειών απέναντι σε λοιμώξεις που εμφανίζουν αντοχή στα φάρμακα.
Τα βακτήρια και οι ιοί που τα προσβάλλουν –γνωστοί ως βακτηριοφάγοι– βρίσκονται σε μια συνεχή εξελικτική αντιπαράθεση, όπου κάθε πλευρά αναπτύσσει νέες στρατηγικές άμυνας ή επίθεσης. Ωστόσο, έρευνα που πραγματοποιήθηκε στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό δείχνει ότι αυτός ο «αγώνας» ακολουθεί διαφορετική τροχιά όταν εξελίσσεται σε περιβάλλον μικροβαρύτητας.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις 13 Ιανουαρίου στο επιστημονικό περιοδικό PLOS Biology, εξέτασε πώς μεταβάλλεται η εξέλιξη βακτηρίων και φάγων στο διάστημα, προσφέροντας στοιχεία που θα μπορούσαν να αποδειχθούν χρήσιμα στον σχεδιασμό νέων προσεγγίσεων κατά των ανθεκτικών βακτηρίων στη Γη.
Οι ερευνητές συνέκριναν καλλιέργειες του βακτηρίου E. coli που είχαν μολυνθεί από τον βακτηριοφάγο Τ7. Ένα μέρος των δειγμάτων αναπτύχθηκε στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, ενώ αντίστοιχα δείγματα καλλιεργήθηκαν σε γήινες συνθήκες. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μικροβαρύτητα επηρεάζει τόσο τον ρυθμό όσο και τον τρόπο με τον οποίο εξελίσσεται η μόλυνση.
Αν και οι φάγοι παρέμειναν ικανοί να προσβάλλουν και να εξοντώνουν τα βακτήρια στο διάστημα, η διαδικασία εξελισσόταν πιο αργά σε σύγκριση με τη Γη. Οι επιστήμονες αποδίδουν αυτή τη διαφορά στο γεγονός ότι, χωρίς τη βαρύτητα, τα υγρά δεν αναμειγνύονται με τον ίδιο τρόπο, μειώνοντας τη συχνότητα επαφής μεταξύ βακτηρίων και ιών.
«Τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν τις αρχικές μας υποθέσεις», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Σριβατσάν Ραμάν, αναπληρωτής καθηγητής Βιοχημείας στο Πανεπιστήμιο του Γουισκόνσιν–Μάντισον.
Σε συνθήκες Γης, η συνεχής ανάδευση των υγρών διευκολύνει την αλληλεπίδραση μικροοργανισμών. Στο διάστημα, όμως, όπου απουσιάζει αυτή η φυσική κίνηση, βακτήρια και φάγοι αιωρούνται, γεγονός που οδήγησε τους ιούς να εξελιχθούν ώστε να προσκολλώνται πιο αποτελεσματικά στους βακτηριακούς στόχους τους.
Η γενετική ανάλυση αποκάλυψε ότι τόσο τα βακτήρια όσο και οι φάγοι που αναπτύχθηκαν στον διαστημικό σταθμό παρουσίασαν μεταλλάξεις που δεν παρατηρήθηκαν στα γήινα δείγματα. Οι φάγοι ανέπτυξαν αλλαγές που ενίσχυσαν την ικανότητά τους να μολύνουν βακτήρια, ενώ το E. coli εμφάνισε τροποποιήσεις που αύξησαν την ανθεκτικότητά του και τη δυνατότητα επιβίωσης στη μικροβαρύτητα.
Σε επόμενο στάδιο, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τεχνικές εκτεταμένης ανάλυσης μεταλλάξεων για να μελετήσουν τις αλλαγές στις πρωτεΐνες σύνδεσης των ιών. Όταν οι φάγοι που είχαν προσαρμοστεί στο διάστημα δοκιμάστηκαν ξανά στη Γη, αποδείχθηκε ότι ήταν πιο αποτελεσματικοί απέναντι σε στελέχη E. coli που συνδέονται με λοιμώξεις του ουροποιητικού και συνήθως παρουσιάζουν αντοχή στους φάγους Τ7.
«Δεν ήταν κάτι που περιμέναμε», ανέφερε ο Ράμαν, σημειώνοντας ότι τα ευρήματα προέκυψαν απρόσμενα.
Ειδικοί που δεν συμμετείχαν στη μελέτη εκτιμούν ότι η κατανόηση των μηχανισμών προσαρμογής των φάγων στη μικροβαρύτητα θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στη βελτίωση των φαγοθεραπειών, μιας εναλλακτικής προσέγγισης που χρησιμοποιεί ιούς για την καταπολέμηση βακτηρίων. Παράλληλα, επισημαίνεται ότι θα πρέπει να συνεκτιμηθεί το κόστος και η πρακτικότητα τέτοιων πειραμάτων.
Πέρα από τις εφαρμογές στη Γη, τα αποτελέσματα της έρευνας ενδέχεται να συμβάλουν και στη βελτίωση της υγειονομικής προστασίας των αστροναυτών, ιδίως σε μακράς διάρκειας αποστολές στο διάστημα, όπως μελλοντικά ταξίδια στη Σελήνη ή τον Άρη.
