A vírusok hallgatóznak
Két éve tudjuk, hogy a vírusok képesek egymással kommunikálni, most a Princeton University kutatói azt fedezték fel, hogy egyes fágok hallgatózni is képesek: a baktériumok egymás közti kommunikációját érzékelve döntik el, megölik-e őket.
A toxintermelésben és a biofilm-formálásban alapvető szerepet játszó, baktériumok közötti kommunikációt - quorum sensing/lokális denzitásérzékelés – 1970-ben ismerték fel, és azóta is forradalmi koncepciónak számít (a vírusok közötti kommunikációt pedig a közelmúltban, 2017-ben fedezték fel). A quorum sensing lehetőségeit feltáró egyik kutató most újabb sokkoló közlést tett: az újdonságról beszámoló The Atlantic-cikkben Ed Yong azt írja: a baktériumok egymás közti kommunikációját egyes vírusok képesek kihallgatni. A még élőnek is alig számító vírusok megértik a baktériumok molekuláris üzeneteit, és viselkedésüket aszerint módosítják.
A Cell című szaklapban megjelent tanulmány szerint egy, a Vibrio cholerae-t fertőző fág rendelkezik quorum sensing-receptorral, és annak segítségével dönti el, hogy szaporodik és megöli a baktériumot, vagy visszahúzódik és várakozó állapotba kerül (Justin E. Silpe és Bonnie L. Bassler: A Host-Produced Quorum-Sensing Autoinducer Controls a Phage Lysis-Lysogeny Decision).
A baktériumok, így a kolera kórokozói is, a quorum sensing révén koordinálják a viselkedésüket, így pl. ha úgy érzékelik, megfelelő mennyiségben vannak jelen, a versenytársak kiszorítását célzó bakteriocineket szintetizálnak, közösen termelik az invazív képességet növelő virulencia-faktorokat, és csak akkor indítják el a fertőző rohamot, ha ehhez elegendő a koncentrációjuk; ha egy adott helyen nincsenek elegen ahhoz, hogy együttesen fertőzést okozzanak, akkor inkább a gazdaszervezet immunrendszerétől megvédő biofilm formálásába kezdenek. Mint Bassler elmondja, a Vibrio cholerae veszélyességét részben épp az adja, hogy képes megvárni a fertőzésre legalkalmasabb pillanatot.
Most Silpe és Bassler felfedezte: a kolerabaktérium egy fágja genetikai anyagában hordozza a bakteriális quorum sensing hírvivőjének receptorgénjét, és az így megszerzett információ alapján a fág csak akkor fertőzi és öli meg a kolerabaktériumokat, ha azokból kellő számú van ahhoz, hogy a baktériumsejtekből kiszabaduló vírusok további baktériumokat találjanak. A kutatók eredetileg online genetikai adatbázisokban kerestek olyan Vibrio baktériumokat, amelyek a Vibrio cholerae speciális hírvivő molekulájához és annak receptorához hasonló fehérjét és receptort használnak az egymás közti kommunikációban, amikor legnagyobb meglepetésükre találtak egy vírust, ami szintén rendelkezik egy hasonló receptorgénnel. A VP882 nevű fágot egy évtizede találták tajvani kutatók egy óceánban élő Vibrio-ban, és most ezt az eredeti mintát felkutatva és megvizsgálva Silpe és Bassler bebizonyította, hogy a vírus valóban képes detektálni a baktériumok által kibocsátott jelet, majd annak hatására alvó stádiumból felébredve megölni a gazdaszervezetet.
Mint kiderült, a fág nemcsak hallgatózásra képes (azaz nemcsak a receptorral rendelkezik), hanem a hírvivő molekulát is elő tudja állíttatni, aminek segítségével manipulálhatja a baktériumot: fertőző üzemmódból biofilm-formáló üzemmódba kapcsolhatja. Ennek során több száz bakteriális gén működése változik meg, és a vírus nemcsak azt biztosítja, hogy utódai sok megfertőzhető baktériummal találkozzanak, de azt is, hogy a gazdaszervezet a biofilm-formáció révén messzire elterjedjen.
A VP882 más szempontból is különleges vírus: a legtöbb fágtól eltérően nemcsak saját gazdaszervezetét, de baktériumok széles skáláját tudja megfertőzni. Eredetileg csak a Vibriók által használt üzeneteket tudja lehallgatni, de Silpe és Basser úgy módosították, hogy a Salmonella és az E. coli fajokat is értse. És amikor a génmódosított változat olyan molekulákat detektál, amelyeket csak ezek a baktériumok állítanak elő, megöli őket. Ez a véletlenszerűen felfedezett vírus tehát egy programozható gyilkossá alakult, mondja Silpe, amit más baktériumokra is rá lehet uszítani. Ajándék az evolúciótól, hangsúlyozza a kutató.
Mindez a fágterápia egy új stratégiáját vetíti előre: az elmúlt évtizedekben a humán gyógyászatban is próbálkoznak azzal, hogy az antibiotikumoknak egyre inkább ellenálló baktériumokat fágokkal pusztítsák el, azonban – mivel a fágok egyébként nagyon válogatósak: csak speciális gazdabaktériumaikat fertőzik – eddig minden kezelendő bakteriális fertőzéshez saját speciális fágot kellett keresni. A promiszkuus VP882 révén alternatív stratégia építhető fel: a fág képes megfertőzni sokféle baktériumfajt, és azokat meg is fogja ölni, amelyek kommunikációjának felismerésére a génmérnökök képessé tették.
