A nukleáris reaktorokban élő baktériumok segíthetnek vakcinák készítésében


A nukleáris reaktorokban élő baktériumok segíthetnek vakcinák készítésében
Forrás: Genevieve Martin/ORNL
Olvasási idő: 3 perc

1956-ban az Oregon Állami Egyetem nukleáris kutatói megállapították, hogy a Deinococcus radiodurans baktérium más élőlényekhez képest több ezerszeresen ellenáll a sugárzási szinteknek.

5000 Joule/kilogramm sugárdózist károsodás nélkül vészelnek át, az emberre már a 10 Joule/kilogramm is halálos. De nem csakhogy ellenáll, hanem élvezi is a nukleáris reaktorok magjában lévő életet. Képes megmaradni a mérgező vegyi anyagoktól és a maró savaktól kezdve a szélsőséges víz forráspontja fölötti hőig, vagy nulla hőmérsékleten az Antarktiszon és vákuum térben is. Filogenetikailag a Deinococcusokat a baktériumok külön törzsébe sorolják, a különlegesen hőtűrő Thermus nemzetséggel együtt. A Thermus aquaticusból származik a polimeráz láncreakcióban használt hőálló DNS-polimeráz enzim.

Az ilyen, sok furcsa helyen megtalálható mikrobákat extremofilnek (szélsőséges környezetet szerető) nevezik. 1991-ben három gombafajt (Cladosporium sphaerospermum, a Cryptococcus neoformans és a Wangiella dermatitidis) fedeztek fel az elhagyott csernobili atomerőműben, ahol a tudósok rájöttek, hogy a sugárzás jelenlétében gyorsabban növekednek, és még a sugárzó energiát is elnyelik a bennük lévő melanin pigmentet használva. 2006-ban a párizsi Descartes orvosegyetem és a zágrábi Ruđer Bošković molekuláris biológiai intézet dolgozói ismertették, hogyan képesek a sugárzástűrő baktériumok helyreállítani széttöredezett genetikai állományukat.

2010-ben már arra is rájöttek, hogy a mikroba azért képes erre a rendkívüli teljesítményre, mert legalább két, de néha több példányt is tartalmaz a genomjából és a besugárzás véletlenszerűen károsítja a DNS-ét. Így annak ellenére, hogy mindkét genommásolat károsodik, nagy valószínűséggel nem ugyanazokon a helyeken hibásodik meg. Megfelelő eszközökkel a mikroba képes összeállítani a darabkákból az eredeti génsorrendet.

A közelmúltban, a bethesdai Uniformed Services Egyetemen mikrobiológusok Michael J. Daly vezetésével az extremofilokról már meglévő ismereteiket felhasználva igyekeznek gyorsabb, olcsóbb és biztonságosabb oltások előállításához hozzájárulni.

Az ősi extremofilek betekintést nyújtanak abba is, hogy a sejtekben miként történik a fehérjék szintézise.

Elsősorban a sugárzásról gondolják azt sokan, hogy a DNS-t károsítja, de ez a gondolat nem állja meg a helyét. Úgy tűnik, hogy a sejthalál inkább a fehérjekárosodásról szól. Különösen azokról a fehérjékről, amelyek enzimek és szinte minden sejtreakciót végrehajtanak. Ezt nevezik proteinkárosodás által okozott halálnak. Az olyan extremofilek, mint a D. radiodurans, a DNS-javító fehérjéket védik, nem pedig a DNS-t, azokat az enzimeket, amelyek a DNS-t a sérülés után újjáépítik. Az ősi extremofilek 2002-ben elvezettek a 22. aminosav, a pirrolizin felfedezéséhez is.

Maga a sugárzás nem okoz sok kárt a sejtben vagy a testünkben. Több száz vagy több ezer elektron megteremti a szabad gyökök és az oxidáló molekulák olyan mennyiségét, amelyek kárt okozhatnak a sejt egész területén. Mivel oxigént lélegezünk, ez általában sokkal oxidálóbb károkat okoz sejtjeinkben, mint a sugárzás. Ezért fejlesztették ki a sejtek ezeket a javító mechanizmusokat milliárd évvel ezelőtt, amikor a szabad oxigén először jutott a légkörbe.

A nukleáris ellenálló, D. radiodurans speciális antioxidáns enzimeket állít elő, amelyek tartalmazzák a mangán elemet, hogy megvédjék a sejthelyreállító-fehérjét, és ne a sejt DNS-e vagy RNS-e károsodjon. Ez ideális módszer lehet oltások készítésére. A mangán antioxidánsok használata a vakcinák kidolgozása során szelektíven megvédheti a vakcina hatékonyságához szükséges fehérjéket. De nem védi a DNS-t vagy az RNS-t, amely a betörő mikrobát fertőzővé teszi.

A D. radiodurans speciális antioxidáns enzimeket állít elő, amelyek tartalmazzák a mangán elemet, hogy megvédjék a sejthelyreállító-fehérjét

A vakcinák előállításának hagyományos módszerei sok tesztelést vesznek igénybe és ezzel együtt nő a hibák száma is.

Meg kell ugyanis határozni, milyen proteinek szükségesek a vakcinához, majd rekombináns DNS-t használnak, hogy csak ezeket a fehérjéket állítsák elő. Daly módszere elkerüli ezt azáltal, hogy gyorsan inaktiválja a teljes vírusoltást. Oly módon, hogy ezeket az antigént termelő fehérjéket az antioxidáns felhasználásával menti a fertőző mikrobák felületére. Eközben lehetővé teszi a belső DNS és RNS sugárzás általi megsemmisítését.

Számos fertőzőbetegség-szakértő egyetért abban, hogy Daly módszere alkalmas lehet a vakcinák, az oltások előállításának felgyorsítására pandémiák, köztük a Covid-19, valamint más olyan veszélyek miatt, mint a malária és a HIV. A metódusnak persze megvannak a veszélyei is. Így ezzel sem lehet majd hetek vagy hónapok alatt igazoltan működő és biztonságos védőoltást előállítani.



Previous Öt éven belül bekövetkezhet a kritikus 1,5 Celsius-fokos felmelegedés
Next 2102 hallgatót vettek fel a Semmelweis Egyetem 2020/2021-es tanévére

No Comment

Leave a reply

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük