რატომაა, რომ ზოგიერთი ადამიანი არის ჯანმრთელი მაშინ, როდესაც სხვებს ხშირად ხვდებათ ვირუსი თუ ბაქტერია? როგორ შეუძლია ადამიანს დაავადებული მეუღლის გვერდით იწვეს და თავად არ დაავადდეს? განსაკუთრებით კოვიდ-19-ის დროს ეს კითხვები ძალიან ბევრ ადამიანს გაუჩნდა. მათზე პასუხების მოძიებაში მეცნიერებს თავკომბალები ეხმარებიან.

მეცნიერებმა ჰარვარდის უნივერსიტეტში აღმოაჩინეს პრეპარატი, რომელიც ლეტალური ბაქტერიის არსებობის პირობებშიც კი Xenopus laevis-ის თავკომბალებს სიცოცხლისუნარიანობასა და განვითარებას უნარჩუნებს. მათ აღმოაჩინეს გენეტიკური და ბიოლოგიური მექანიზმები, რომლებიც ზრდიან დაავადებისადმი ტოლერანტულობას, ანუ პათოგენების შემოჭრის ფონზე ზიანისადმი უჯრედებისა და ქსოვილების რეზისტენტულობას. გამომდინარე იქიდან, რომ მსგავსი მექანიზმები ძუძუმწოვრებშიც გვხვდება, დიდია შანსი, რომ ერთ დღეს დაავადებისადმი ტოლერანტულობით ადამიანებსა და სხვა ძუძუმწოვრებში ინფექციები დავამარცხოთ.

"ბოლო 75 წლის მანძილზე ინფექციების მკურნალობის სტანდარტული მიდგომა იყო საკუთრივ პათოგენის განადგურება, მაგრამ ანტიბიოტიკების გადაჭარბებულმა გამოყენებამ ადამიანებსა და ცხოველებში გაზარდა ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტული ბაქტერიების რაოდენობა, რომელთა მოკვლა სულ უფრო მეტად რთულდება. ჩვენმა კვლევამ გვაჩვენა, რომ პათოგენის განადგურების ნაცვლად მისდამი მასპინძლის ორგანიზმის პასუხის მოდიფიცირება მეტად ეფექტურია დაავადებების განკურნებაში და თან არ ზრდის ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტულობას", — თქვა კვლევის ავტორმა მეგან სპერიმ. კვლევა ჟურნალ Advanced Science-ში გამოქვეყნდა.

თავკომბალებში დაავადებებისადმი რეზისტენტულობის კვლევა

ბოლო ათწლეულებში ჩატარებულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ზოგიერთ მასპინძელს შეუძლია მომაკვდინებელი ინფექციებისადმი მედეგობის გამოჩენა. აფრიკული და აზიური მაიმუნები ადამიანებისგან განსხვავებით ნაკლებად სენსიტიურნი არიან რამდენიმე პათოგენისადმი; ჩვენს მონათესავე მაიმუნებს და ასევე თაგვს, მაგალითად, ისე შეუძლია საკუთარ ნესტოებში პნევმონიის გამომწვევი პნევმოკოკუს ბაქტერიის ტარება, რომ საერთოდ არ ჰქონდეს დაავადების სიმპტომები.

დაავადებისადმი ტოლერანტობაზე ჩატარებული კვლევების მიხედვით, სტრესული პასუხის გააქტიურება — რაც ხშირად ჟანგბადის უკმარისობითაა (ჰიპოქსიითაა) გამოწვეული — დაკავშირებულია დაავადებისადმი მედეგობასთან. ეს უჯრედოვანი რეაქციები ზეგავლენას ახდენენ როგორც მეტალთა იონებზე, რომლებიც ბაქტერიების გადარჩენისთის აუცილებელია, ისე T უჯრედებზე, რაც ამცირებს მათ მიერ გამოწვეულ ანთებას.

სპერისა და მის გუნდს სურდა კომპიუტერული მეთოდებისა და ლაბორატორიული ექსპერიმენტების გამოყენებით იმ გენებისა და მოლეკულების აღმოჩენა, რომლებიც თავკომბალებში დაავადებისადმი ტოლერანტობას აკონტროლებენ და შემდეგ იმ პრეპარატების იდენტიფიცირება, რომელთაც ზემოაღნიშნული ტოლერანტობის აქტივირება შეუძლიათ.

მათ კვლევისთვის ბაყაყების ემბრიონები აირჩიეს, რადგან ისინი მარტივად, სწრაფად იაზრდებიან (შესაბამისად, დაკვირვებაც მარტივია) და რიგი ბაქტერიების მიმართ არიან რეზისტენტულნი. მათ ემბრიონებს ექვსი სხვადასხვა ტიპის ბაქტერია გადასდეს და შემდეგ გააანალიზეს მათი გენების ექსპრესიის (პროცესი, რომლის დროსაც მემკვიდრეობითი ინფორმაცია გენებიდან ფუნქციონალურ პროდუქტებად — რნმ-ად ან ცილად გადაიქცევა) პატერნები. ემბრიონებმა, რომელთაც აგრესიული ბაქტერიები — Aeromonas, ჰიდროფილია და Pseudomonas aeruginosa — შეხვდათ, ინფექციიდან 52 საათში აჩვენს ფიზიკური განვითარების აშკარა ცვლილებები და ფართო მოდიფიკაცია გენების ექსპრესიის პატერნებში, რაც პათოგენისადმი ცხოველის ფსიქოლოგიური პასუხით იყო განპირობებული.

დანარჩენმა ოთხმა სახეობამ ემბიორებში არ გამოიწვია აშკარა ცვლილებები, რაც თავიდან მეცნიერებს აფიქრებინა, რომ ცხოველები არ რეაგირებენ პათოგენზე. გენეტიკურმა კვლევამ კი აჩვენა, რომ მაშინ, როდესაც ორმა სახეობამ — S. aureus და S. pneumoniae — გენეტიკაში მცირედი ცვლილებები გამოიწვია, Acinetobacter baumanii-იმ და Klebsiella pneumoniae-მა გამოიწვიეს მოდიფიკაცია 20 გენში, რომლებიც მეტად აგრესიული ბაქტერიების შემთხვევაში უცვლელნი იყვნენ. ეს გენეტიკური ცვლილებები დადებითად აისახება ბაყაყების განვითარებაზე, რადგან დაავადებებისდამი მედეგობას ზრდის.

მკვლევრებმა კომპიუტერული პროგრამებით დაადგინეს ის გენები, რომლებმაც ცვლილებები განიცადეს და გაანალიზეს, როგორ ურთიერთქმედებენ ეს გენები ერთმანეთთან და ქმნიან გენების ერთგვარ ქსელს.

ერთი კონკრეტული გენი, HNF4A, ძალზე აქტიური იყო დაავადებებისადმი მედეგობის პროცესში. ის რამდენიმე სხვა გენთან იყო დაკავშირებული და ჩართული იყო მეტალის იონების ტრანსპორტირებასა და ჟანგბადის მიწოდების ზრდაში — ორივე აუცლებელი პირობაა დაავადებისადმი ტელორანტობისთვის. HNF4A ცირკადულ რიტმსაც (ორგანიზმის აქტივობის შინაგანი საათით დეტერმინირებული მდგრადი პატერნი, რომელიც, ჩვეულებისამებრ, 24 ან 25 საათს გრძელდებ) უზრუნველყოფს და ამ უკანასკნელის გარკვეულმა ცვლილებებმაც გაზარდეს ინფექციისადმი მედეგობა.

"მართლაც გასაოცარი იყო იმის აღმოჩენა, რომ პათოგენისადმი ტოლერანტულობა მრავალი ბიოლოგიური პროცესით — ჰიპოქსია, მეტალის იონების გადაადგილება, ცირკადული რიტმი — იყო მოდულირებული, რადგან ეს შესაძლებელს გახდის პრეპარატთა იმ კლასის შექმნასა და განვითარებას, რომლებიც ერთდროულად გაააქტიურებენ ამ ბიოლოგიურ პროცესებს და თავს აგვარიდებენ არასასურველ გვერდით მოვლენებს", — თქვა კვლევის თანაავტორმა, რიჩარდ ნოვაკმა.

პრეპარატის ძიებაში

ამ დამაიმედებელი შედეგებით ნოვაკი, სპერი და მთელი მათი გუნდი ცდილობს იპოვოს მსგავსი პრეპარატები. პირველ რიგში, ისინი ადარებენ თავკომბალებში გენების ექსპრესიას იმავე ბაქტერიებისადმი რეზისტენტული თაგვებისა და პრიმატების არსებულ მონაცემებთან. მათ აღმოაჩინეს, რომ გენების ქსელს თავკომბალებში ბევრი საერთო ჰქონდათ თაგვებსა და პრიმატებში აღმოჩენილ ქსელთან და, რომ 12 გენი ყველა სახეობაში იყო საერთო. ამ გენებს შორის რამდენიმე არის ჩართული პროცესში, რომელიც არეგულირებს ინფექციისადმი ანთების პასუხს, მეტალის იონების ტრანსპორტირებასა და უჯრედულ ჰიპოქსიაზე პასუხს.

კვლევის შედეგებზე დაყრდნობით, მეცნიერებმა ამოარჩიეს 3 პრეპარატი, რომელთაც თავკომბალების სიცოცხლისუნარიანობის შენარუნება შეუძლიათ: დეფეროქსამინი, რომელიც უკავშირდება რკინისა და ალუმინის იონებს; L-მიმოზინი, რომელიც უკავშირდება თუთიისა და რკინის იონებს და ჰიდრალიზინი, რომელიც უკავშირდება მეტალის იონებს და აფართოვებს სისხლძარღვებს.

იმაზე დაყრდნობით, რომ მეტალის იონების ტრანსპორტირება და ჰიპოქსია ბევრ ასპექტში იკვეთება, მკვლევრებმა აღმოაჩინეს, რომ პრეპარატი, რომელიც შთანთქავს მეტალს, ასტაბილურებს ბიოლოგიურ ცილა HIF-1a-ს. ეს უკანასკნელი კი არეგულირებს უჯრედის პასუხს ჰიპოქსიაზე და შეიძლება, იყოს ჩართული ქსოვილების დაზიანების შემცირებასა და დაავადებისადმი ტოლერანტულობის ზრდაში. ამგვარად, მკვლევრებმა გამოიყვანეს პრეპარატი 1,4-DPCA, რომელიც ზრდის HIF-1a-ის აქტიურობას. ამ პრეპარატმა მომაკვდინებელი ბაქტერიის ფონზე თავკომბალების გადარჩენა 80%-ით გაზარდა. როდესაც მეცნიერებმა 1,4-DPCA-თან ერთად ბაყაყის ემბრიონში HIF-1a-ის ინჰიბიტორიც შეიყვანეს, დაავადებისადმი რეზისტენტულობამ საგრძნობლად იკლო, რაც ინფექციებისადმი ტოლერანტულობაში HIF-1a-ის საკვანზო როლზე მეტყველებს.

"მას შემდეგ, რაც მეცხრამეტე საუკუნეში მედიცინაში აღიარეს, რომ ბაქტერიამ შეიძლება გამოიწვიოს დაავადება, მთელი მკურნალობა საკუთრივ პათოგენზე კონცენტრირდა. მაგრამ ეს ექსპერიმენტები აჩვენებს, რომ პათოგენისადმი მასპინძლის ფიზიოლოგიური პასუხის მოდულაციაც იმსახურებს ყურადღებას და შეიძლება დაავადებებთან ბრძოლის ალტერნატიული გზა იყოს", — აღნიშნა კვლევის თანაავტორმა, მაიკლ ლევინმა.

თუმცა მკვლევრები გვაფრთხილებენ, რომ ინფექციებთან ბრძოლაში ტოლერანტობის გამომწვევი პრეპარატები არაა პანაცეა. ინფექციებისადმი ადამიანის ტოლერანტობის ზრდა ნიშნავს, რომ მისი ორგანიზმიდან პათოგენების სრულად გაწმენდა არასდროს ხდება, რასაც გრძელ ვადაში ჯანმრთელობაზე უარყოფითი გავლენა შეიძლება ჰქონდეს. ამას გარდა, დაავადებებისადმი რეზისტენტულ ადამიანებს შეუძლიათ ინფექციის გავრცელება და იმ ადამიანთათვის გადადება, რომელთათვის ეს შეიძლება ფატალური იყოს. ამიტომ რეკომენდირებულია, რომ მსგავსი პრეპარატები ვაქცინებთან კომბინაციაში გამოიყენონ ან საგანგებო შემთხვევებში სამედიცინო პერსონალი შესაბამისი დამცავით საშუალებებით აღჭურვონ.

"ეს მედიცინისა და მეცნიერების პარადიგმების განსხვავებულად, საწინააღმდეგოდ წარმოდგენის საოცარი მაგალითია: იმის ნაცვლად, რომ ჩვენ მოგვეძიებინა სხვა, უფრო მაღალი ხარისხის ანტიბიოტიკი, რომლის მიმართ მომავალში პათოგენებს ექნებოდათ რეზისტენტულობა, ჩვენ ვარჩიეთ საკუთრივ მასპინძლის ორგანიზმი გავხადოთ ფათოგენებისადმი ტოლერანტული. ეს მეთოდი ჯერ კლინიკებში არააა აპრობირებული, თუმცა ჩარჩოებს მიღმა აზროვნების მშვენიერი მაგალითია და თერაპიული მკურნალობის განვითარების ახალ გზებს სახავს", — ამბობს კვლევის უფროსი სპეციალისტი დონალდ ინგბერი.