Descoperire uimitoare în biologie: un virus are propriul său sistem imunitar!

Până acum, oamenii de ştiinţă credeau că virusurile de acest tip, numite bacteriofagi (sau, pe scurt, fagi), care infectează bacteriile, ar fi avut o alcătuire simplă, primitivă, constând doar din mici porţiuni de ADN sau ARN plus un înveliş proteic, fără un sistem imunitar adaptabil, care este o structură de o mare complexitate, capabilă să răspundă rapid unei game aproape infinite de noi provocări.

De altfel, virusurile erau considerate de mulţi cercetători ca nefiind organisme vii, deoarece nu se încadrează în definiţia acceptată a materiei vii (nu sunt capabile să se reproducă singure, ci au nevoie de materialul genetic al gazdei pentru a se multiplica). 

• Tinerii din China își schimbă stilul de viață și economisesc mai mulți bani ca niciodată
• Bogații lumii au devenit și mai bogați în 2024

Bacteriofagii (fagii) sunt virusuri care infectează exclusiv bacterii, iar fiecare tip de fag este adaptat pentru a parazita un anumit tip de bacterie. Virusul cercetat în cadrul acestui nou studiu este un fag care infectează o bacterie numită vibrionul holerei (Vibrio cholerae), agentul patogen care provoacă holera la om.

Studiul, realizat de mai mulţi oameni de ştiinţă americani,  a fost condus de dr. Andrew Camilli, de la Facultatea de Medicină a Universităţii Tufts, SUA.

Unul dintre autorii studiului, Kimberley Seed, s-a ocupat de analiza unor secvenţe de ADN extras din fagii ce infectau specific vibrionul holerei, mostrele  provenind de la pacienţi bolnavi de holeră din Bangladesh. 

A descoperit, cu surprindere, în ADN-ul analizat, gene asociate cu un sistem imunitar funcţional, de un tip care mai fusese întâlnit până atunci doar la anumite bacterii şi la archee (un alt regn de organisme unicelulare).

Pentru a verifica descoperirile, cercetătorii au utilizat fagi cărora le lipsea sistemul imunitar adaptabil, infectând cu ei o nouă tulpină de vibrion al holerei, care este în mod natural rezistentă la acţiunea fagilor. Aceşti fagi au fost incapabili să se adapteze şi să distrugă tulpină bacteriană respectivă. 

În faza următoare, oamenii de ştiinţă au infectat aceeaşi tulpină de bacterie a holerei cu un fag care avea un sistem imunitar şi au observat că bacteriofagul s-a adaptat rapid şi a dobândit capacitatea de a distruge tulpina bacteriană. Acest rezultat dovedeşte că sistemul imunitar al fagului este complet funcţional şi adaptabil.

Aproape jumătate dintre bacteriile cunoscute posedă un sistem imunitar adaptabil de acest gen, numit CRISPR/Cas, pe care îl utilizează, în principal, pentru a se apăra de atacul fagilor. Descoperirea unui sistem imunitar CRISPR/Cas chiar într-un bacteriofag arată că există un transfer de gene între bacterie şi fag, chiar şi pentru ceva atât de complex ca un sistem imunitar adaptabil.

Practic, fagul preia de la bacteria pe care o infectează sistemul imunitar de tip CRISPR/Cas şi îl foloseşte chiar împotriva bacteriei, pentru a depăşi mecanismele de apărare imunitară ale acesteia şi a o putea distruge; în cursul acestui proces, fagul se şi multiplică, dând astfel naştere unui număr mai mare de fagi, care vor ucide şi mai multe bacterii ale holerei.

Studiul – ale cărui rezultate au fost publicate în revista Nature – are o importanţă excepţională în domeniul aşa-numitei terapii cu ajutorul fagilor, o abordare terapeutică nouă, care presupune tratarea unor boli produse de bacterii prin administrarea de preparate ce conţin bacteriofagi, aceştia distrugând bacteriile ce au produs boala. Acest tip de terapie capătă o importanţă tot mai mare în condiţiile în care multe tulpini de bacterii au devenit rezistente la antibiotice şi nu mai pot fi eliminate prin tratament cu aceste medicamente.

Studiul pune sub semnul întrebării ideea că virusurile nu ar fi entităţi vii şi întăreşte posibilitatea ca aceste creaturi să poată fi utilizate pentru tratarea infecţiilor bacteriene, inclusiv a celor cu „supermicrobi” – bacterii cu rezistenţă la antibiotice.

De altfel, cercetări anterioare ale lui Andrew Camilli au arătat că bacteriofagii se întâlnesc în cantitate foarte mare în mostrele de materii fecale ale pacienţilor bolnavi de holeră, ceea ce sugerează că terapia cu fagi are loc în mod natural în organismul uman şi că ar putea deveni mai eficientă, prin intervenţii medicale potrivite. De asemenea, un studiu publicat de Camilli în 2008 a arătat că terapiai cu fagi a dat rezultate bune în cazul şoarecilor infectaţi cu microbul holerei.

În prezent, cercetătorii încearcă să descifreze mecanismul prin care sistemul imunitar al bacteriofagului dezactivează sistemul de apărare al bacteriei. Aceste cunoştinţe vor fi importante pentru a înţelege dacă sistemul imunitar al fagului ar putea depăşi capacităţile de apărare nou-dobândite ale bacteriei holerei, având implicaţii pentru crearea unei terapii cu fagi eficiente în combaterea acestei boli.

Sursa: Science Daily