Naukowcy są coraz bliżej pokonania najgroźniejszej choroby na świecie dzięki pierwszej szczepionce od ponad 100 lat

Naukowcy mogą być na etapie opracowywania nowej szczepionki zwalczającej gruźlicę, jedną z najgroźniejszych chorób na świecie.

Gruźlica pochłania ponad milion ofiar rocznie i jest szczególnie śmiertelna w krajach rozwijających się, gdzie dostęp do nowoczesnych antybiotyków jest ograniczony. Oporność choroby na niektóre metody leczenia sprawiła, że ​​infekcje dróg oddechowych stały się główną przyczyną zgonów z przyczyn zakaźnych na świecie.

Ponad sto lat temu naukowcy opracowali szczepionkę Bacillus Calmette-Guérin (BCG), która radykalnie zmniejszyła liczbę zachorowań na gruźlicę w USA z ponad 80 000 rocznie do zaledwie kilkuset w ciągu kolejnych dekad.

Choć szczepionka jest skuteczna u dzieci, zapewnia mniejszą ochronę osobom dorosłym, szczególnie w regionach o dużej częstości występowania gruźlicy.

Obecnie naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) pracują nad szczepionką nowej generacji, która będzie wykorzystywać białka produkowane przez Mycobacterium tuberculosis, bakterię wywołującą gruźlicę.

Zespół zainfekował bakterią M. tuberculosis ludzkie fagocyty, czyli białe krwinki, które wzmacniają odporność poprzez pochłanianie i niszczenie patogenów.

Następnie wyekstrahowano białka MHC-II z powierzchni tych komórek i zidentyfikowano specyficzne peptydy, krótkie łańcuchy aminokwasów, które wiążą się z tymi białkami.

Naukowcy odkryli, że 24 peptydy wyzwalają odpowiedź limfocytów T, czyli komórek układu odpornościowego zwalczających patogeny. Sugeruje to, że peptydy te mogą pomóc limfocytom T skuteczniej rozpoznawać i niszczyć bakterie gruźlicy.

Chociaż żaden z peptydów nie wywołał odpowiedzi limfocytów T w każdym przypadku, zespół uważa, że ​​szczepionka wykorzystująca ich kombinację prawdopodobnie sprawdziłaby się u większości osób.

Bryan Bryson, adiunkt inżynierii biologicznej na MIT i członek Instytutu Ragon Mass General Brigham w Bostonie, powiedział: „Na świecie nadal istnieje ogromny problem z gruźlicą, na który chcielibyśmy mieć wpływ”.

„W przypadku tej pierwszej szczepionki przeciw gruźlicy staraliśmy się skupić na antygenach, które często obserwowaliśmy w naszych badaniach i które prawdopodobnie stymulują odpowiedź komórek T u osób, które wcześniej przeszły zakażenie gruźlicą”.

Przeczytaj więcej

Obecnie gruźlica zaraża kilka tysięcy Amerykanów rocznie i zabija około 500 osób, znacznie mniej niż rak, choroby serca i demencja. Zagrożenie to jest jednak znacznie większe w krajach rozwijających się, gdzie gruźlica zabija 1,2 miliona ludzi na całym świecie każdego roku.

W USA od 1993 do 2020 roku liczba zachorowań na gruźlicę systematycznie spadała, osiągając wówczas rekordowo niski poziom 7170 przypadków. Jednak w 2021 roku liczba ta wzrosła do 7866.

Od tego czasu częstość występowania choroby wzrasta z roku na rok.

Najnowsze dane CDC pokazują, że w USA w 2024 r. odnotowano tymczasowo 10 347 przypadków gruźlicy, co stanowi wzrost o osiem procent w porównaniu z rokiem poprzednim i jest najwyższą liczbą od 2011 r., kiedy odnotowano 10 471 przypadków.

Liczba zachorowań rośnie obecnie w 80 procentach stanów USA, co zdaniem ekspertów wynika z przeoczonych przypadków i braku zaufania do lekarzy wywołanego pandemią COVID-19.

Od 2001 r. zmieniła się również struktura demograficzna zachorowań na gruźlicę. Po raz pierwszy CDC odnotowało większą liczbę pacjentów urodzonych poza USA niż urodzonych w USA, co oznacza, że ​​główną przyczyną zakażeń byli imigranci i podróżni.

Gruźlicy na całym świecie zapobiega się głównie za pomocą szczepionki BCG, opracowanej w 1921 r. Od tego czasu nie zatwierdzono żadnych innych szczepionek, głównie dlatego, że Mycobacterium tuberculosis produkuje ponad 4000 białek, co utrudnia identyfikację tych, które wywołują silną odpowiedź immunologiczną.

Bryan Bryson, adiunkt inżynierii biologicznej na MIT, powiedział: „Zamiast przyglądać się wszystkim 4000 białkom TB, chcieliśmy się dowiedzieć, które z nich faktycznie zostaną zaprezentowane reszcie układu odpornościowego za pośrednictwem białek MHC.

„Gdybyśmy potrafili odpowiedzieć na to pytanie, moglibyśmy zaprojektować odpowiadające mu szczepionki”.

Ponieważ ryzyko wystąpienia gruźlicy w USA jest niskie, szczepień BCG nie wykonuje się rutynowo, z wyjątkiem dzieci regularnie narażonych na kontakt z osobami chorymi na aktywną gruźlicę lub pracowników służby zdrowia w obszarach wysokiego ryzyka.

Szczepionka ta zapewnia dzieciom lepszą ochronę niż dorosłym.

W badaniu opublikowanym w tym tygodniu w czasopiśmie Science Translational Medicine naukowcy zainfekowali ludzkie fagocyty bakterią Mycobacterium tuberculosis, a trzy dni później wyodrębnili kompleksy peptydowo-MHC z powierzchni komórek.

Kompleksy te prezentują fragmenty białek gruźlicy limfocytom T, pomagając naukowcom identyfikować obiecujące cele szczepionek.

Stwierdzono, że najczęściej prezentowanych było 27 peptydów TB z 13 białek, a po wystawieniu na działanie limfocytów T pobranych z próbek krwi pobranych od osób wcześniej zakażonych gruźlicą, 24 peptydy wywołały odpowiedź u co najmniej niektórych dawców.

Jednakże żaden z peptydów nie zadziałał u każdego dawcy.

Bryson powiedział: „W idealnym świecie, projektując szczepionkę, wybrałbyś jedno białko, które jest obecne u każdego dawcy.

„Powinno to działać u każdego. Jednak na podstawie naszych pomiarów nie znaleźliśmy jeszcze białka TB, które obejmowałoby każdego dawcę, którego do tej pory analizowaliśmy”.

Zespół dysponuje obecnie mieszanką ośmiu białek, które ich zdaniem mogą chronić przed gruźlicą u większości ludzi. Naukowcy nadal testują tę kombinację na próbkach krwi od dawców z całego świata.

Planują również dodatkowe badania na zwierzętach, gdyż testy na ludziach odbędą się prawdopodobnie dopiero za kilka lat.

Gruźlica rozprzestrzenia się drogą kropelkową, gdy osoba z aktywną gruźlicą kaszle, kicha lub mówi. Wczesne objawy obejmują uporczywy kaszel, czasami odkrztuszanie krwi, ból w klatce piersiowej, niewyjaśnioną utratę masy ciała, gorączkę, nocne poty i utratę apetytu.

W późniejszych stadiach u pacjentów mogą wystąpić poważne trudności z oddychaniem oraz rozległe uszkodzenia płuc, a zakażenie może rozprzestrzenić się na inne organy, w tym mózg i kręgosłup.

Gruźlica mózgu, znana również jako gruźlicze zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, może uszkodzić ważne tkanki, zwiększyć ciśnienie śródczaszkowe i zabić komórki nerwowe, co potencjalnie prowadzi do paraliżu lub udaru mózgu. Zgony są najczęściej spowodowane niewydolnością oddechową spowodowaną bakteryjnym uszkodzeniem płuc.