Tutkijat selvittivät tuberkuloosibakteerin suojautumiskeinoja antibiootteja vastaan

— Tutkimustulos on tuberkuloosin lääkekehityksen kannalta merkittävä, toteaa tutkimuksen johtaja, tenure track -professori Mataleena Parikka Tampereen yliopistosta.

— Kehitettäviä tuberkuloosilääkkeitä ei pitäisi testata yksisoluisilla bakteereilla, vaan bakteereja suojaavassa biofilmissä kasvavilla bakteereilla, jotka ovat antibiootteja luontaisesti sietäviä, Parikka sanoo.

Tuberkuloosi on Mycobacterium tuberculosis -bakteerin aiheuttama tartuntatauti ja merkittävä maailmanlaajuinen terveysongelma. Puolella miljoonalla M. tuberculosis -bakteeria kantavalla henkilöllä bakteeri on täysin vastustuskykyinen tavallisimmille lääkkeille.

Antibiooteille herkänkin tuberkuloosin lääkehoito kestää aina vähintään kuusi kuukautta. Pitkä antibioottihoito lieventää taudin oireita, mutta taudinaiheuttaja voi silti olla hoidon päättyessä elinkelpoinen ja tarttuva. Pitkä ja teholtaan riittämätön hoito tukee lääkkeille geneettisesti vastustuskykyisten, resistenttien tuberkuloosibakteerikantojen kehittymistä.

Vasta hiljattain on osoitettu, että tuberkuloosibakteereja suojaa lääkkeiden vaikutukselta ja ihmisen immuniteettijärjestelmältä biofilmi, jota bakteeri muodostaa kasvaessaan useamman bakteerin yhteisönä.

Mykobakteerien tuottama selluloosa avainasemassa

Tampereen ja Helsingin yliopistojen ja Oslon yliopistollisen sairaalan tutkijoiden työ osoitti nyt, että tärkeä biofilmirakennetta ja antibiootinsietokykyä ylläpitävä tekijä on mykobakteerien biofilmimatriksiin tuottama selluloosa. Bakteeri erittää selluloosaa hajottavaa entsyymiä, ja entsyymin vähentyminen ”laukaisee” biofilmin muodostumisen.

Tutkimuksessa löydettiin lisäksi merkittäviä eroja taudinaiheutuskykyä ja antibiootinsietokykyä lisäävien tekijöiden kohdalla biofilmeissä kasvavien ja yksisoluisten bakteerien välillä.

Yksi tärkeimmistä eroista liittyi solunjakautumista säätelevien entsyymien määrään; mykobakteerisolut jakautuvat tutkituissa biofilmiyhteisöissä epäsymmetrisesti ja eri nopeudella. Epäsymmetrian tuloksena syntyy ominaisuuksiltaan erilaisia bakteerisoluja – myös persisterisoluja. Persisterisolut ovat lepotilassa olevia bakteereita ja bakteerisoluja, joiden antibiootin sietokyky on tehostunut aineenvaihdunnassa tapahtuneiden muutosten seurauksena.

— Osoitimme, että jo nuoressa mykobakteeribiofilmissä on antibioottia hyvin kestäviä persisterisoluja, jotka säilyvät hengissä normaalisolut tappavan antibioottikäsittelyn aikana, kertoo Mataleena Parikka.

Tutkimusryhmät kehittävät jo lääkehoitoja

— Tutkimusryhmämme kehittävät parhaillaan näihin suojamekanismeihin kohdentuvia lääkehoitoja, joiden tarkoituksena on tehdä mykobakteerit herkiksi tavanomaisille tuberkuloosiantibiooteille. Näillä täysin uudentyyppisillä hoitomuodoilla voidaan lyhentää ja tehostaa tuberkuloosin lääkehoitoja, ja siten myös estää geneettisen lääkeresistenssin yleistymistä, Parikka toteaa.

Tutkimusta ovat rahoittaneet Suomen Akatemia, Sigrid Juséliuksen säätiö, Jane ja Aatos Erkon säätiö ja Tampereen tuberkuloosisäätiö.

Kirsi Savijoki, Henna Myllymäki, Hanna Luukinen, Lauri Paulamäki, Leena-Maija Vanha-Aho, Aleksandra Svorjova, Ilkka Miettinen, Adyary Fallarero, Teemu O Ihalainen, Jari Yli-Kauhaluoma, Tuula A Nyman, Mataleena Parikka. Surface-shaving proteomics of Mycobacterium marinum identifies biofilm subtype-specific changes affecting virulence, tolerance, and persistence. mSystems 2021 Jun 29;6(3):e0050021.
http://doi.org/10.1128/mSystems.00500-21