Mikrobiom rulez!

Kto rządzi światem? Wszechmocni ludzie? Czy może raczej… maleńkie bakterie? Rzeczywistość okazuje się bardziej skomplikowana niż niejeden film since fiction.

Oglądałam niedawno film z Keanu Reevesem, i choć nie był to „Matrix I”, ja i tak miałam poczucie deja vu. Film opowiadał o świecie, w którym pojawia się wysłannik innej, niezwykle zaawansowanej technicznie cywilizacji, która okazuje się cywilizacją… mikroorganizmów. Film był naszpikowany suspensami i nieoczekiwanymi zwrotami akcji. Po to, by uświadomić nędznej, ludzkiej cywilizacji – reprezentowanej przez młodą i ambitną panią mikrobiolog, jej synka, panią sekretarz stanu USA i pewnego starego noblistę – iż to nie my „dzielimy i rządzimy” w naszym najpiękniejszym ze światów. Bo nasza cywilizacja też jest, nomen omen, mikrocywilizacją. Wobec niszczycielskiej mocy kosmicznych mikrobów stępiły się ostrza najnowocześniejszych technologii, którymi dysponujemy…

Nie wytrwałam do końca, więc nie wiem, jak się skończyło. A nie wytrwałam, bo jak wspomniałam, miałam wrażenie, że gdzieś to już widziałam.

Odkrywanie odkrytego
Tydzień wcześniej uczestniczyłam w pewnej niewielkiej konferencji naukowej w Paryżu. Konferencja była poświęcona genetycznym mechanizmom warunkującym zarówno predyspozycje, jak i odporność na choroby uznawane w medycynie za zakaźne, czyli wywoływane przez drobnoustroje.

Nasłuchałam się zatem niemało o kolejnym SNPie, który to koreluje z prawdopodobieństwem 10 do 8 z wystąpieniem – nieuleczalnego oczywiście – zespołu X w kolejnych trzech obciążonych rodzinach spośród 1000 żyjących na świecie (medycyna krajów bogatych jest zjawiskiem ekonomicznie, w dosłownym słowa znaczeniu, cudownym).

Było też o projekcie „1000 genomes”, który niebawem zostanie ukończony, ale jak się okazało 87 proc. uwzględnionej puli genomowej ma pochodzenie w rasie kaukaskiej (zgodnie z demografią naszej planety, nieprawdaż?).

Prezentowano rozliczne organizmy modelowe w dziedzinie immunologii klinicznej, takie jak danio pręgowany (warto było posłuchać, bo to model wielce użyteczny – a znaleźć go można w sklepie akwarystycznym). Te modelowe organizmy pozwalają po 40 latach ponownie odkryć różnice w mechanizmach ruchu neutrofili i makrofagów w kontakcie z bakteriami (ale kto dziś czyta stare publikacje papierowe?).

Udało mi się także zapoznać z metodą leczenia – za pomocą tlenku azotu – skutków malarii mózgowej u dzieci i malarii łożyskowej matek. A wszystko dzięki z pewnością istniejącemu, choć wciąż nieodkrytemu, podłożu molekularnemu w zaniku naczyń w przebiegu zimnicy. Autor tych słów był klinicystą, a nie bioinformatykiem, więc nie zajmował się odkrywaniem molekularnych podstaw, tylko pomaganiem chorym w Afryce. Ten sam pasjonat walki z cierpieniami ludzkości (naprawdę byłam pod wrażeniem – zawsze ci doktorzy od malarii przypominają mi, dosłownie, Judymów i… zazdroszczę tego żaru w ich oczach) pokazał również test paskowy (taki klasyczny, jak najprostszy test ciążowy) do wykrywania w odrobince krwi chorego dziecka dwóch nowoodkrytych markerów źle rokującej malarii mózgowej. W warunkach medycyny afrykańskiej to hit: wiadomo, kogo można „spokojnie” posłać do domu na tylenolu, bo raczej nie będzie w ciągu najbliższego tygodnia wymagał poważnej interwencji, a kogo trzeba zostawić w przepełnionym i pełnym epidemicznych bakterii szpitalu. Jest bowiem szansa, że w szpitalu lekarze wygrają z gorączką…

Dzicy i mutanci
Dla mnie jednak najciekawsza, i skojarzona później z filmem z Keanu Reevesem, była prezentacja lekarzy z New Haeven. Lekarze ci badali zapalenie jelita grubego colitis w modelu mysim (tak też można). Otóż, ku zadowoleniu sponsorów badań, udało się stworzyć zmutowaną czarną mysz, która cierpiała na to zapalenie i oddawała swój maleńki mysi żywot na ołtarzu nauki. Testowano na niej leki i badano kolejne, środowiskowe czynniki zwiększające ryzyko zapadalności na owo zapalenie uwarunkowane… genetycznie.

I tak by się to pewnie kręciło nadal, gdyby nie – jak to w nauce bywa, a do czego nikt się nie przyzna – przypadkowe zkohortowanie razem w jednej klatce myszy „dzikich” i zmutantowanych. Myszy mają wiele obyczajów nieludzkich, między innymi i taki, że zjadają nawzajem swoje odchody, a zatem i znajdujące się w nich bakterie jelitowe. Po pewnym czasie zorientowano się zapewne, że w klatce z czarnymi myszami-mutantami siedzi sobie myszka biała. Siedzi i cierpi – nie ze względu na towarzystwo, ale dlatego, że też dostała colitis.

Genetyczne a zaraźliwe?
Pytanie za 100 punktów: dlaczego zwykła mysz zaraziła się chorobą genetyczną – którą to etiologię skutecznie przecież wymodelowano na czarnej myszy-mutancie? Okazuje się, że to nie genom myszy, a więc i konsekwentnie nie genom człowieka, rządzi w tej sprawie. Rządzi tu genom mikrobiomu.

Zrobię małe, bardzo ogólne obliczenie. Jeśli komórek bakterii jest w nas 10 razy więcej niż naszych własnych (uwaga: proporcje w jelicie będą inne: jakieś 10 tys. bakterii na jeden enterocyt), zaś właściwych genów (pomińmy genetyczny regulatorowy „bełkot”) w każdym ich genomie, tak średnio, 100 razy mniej niż w naszym, to mamy do czynienia z dodatkowymi 10 procentami czynnych – i władczych – genów.

Mysz-mutant miała w jelicie inny mikrobom niż jej „dzika” koleżanka, z przewagą Providencia nad Bacteroides (bliscy krewni, zresztą). Z przyczyn sprzecznych dla mnie ze zdrowym rozsądkiem, ten „chory” mikrobiom był w stanie wyprzeć ze zdrowej białej myszki jej własny (z odwrotnym stosunkiem obu tych rodzajów) i dokonać w niedługim czasie skutecznej, permanentnej kolonizacji. Gdy pojawiły się objawy chorobowe, powrotu do normalnego stosunku już być nie mogło.

Władcze bakterie
Swego czasu opisywałam, jak to bakterie rządzą naszą dietą. Można przypuszczać, że i inne zachowania są przez nie w pewnym – wcale niemałym – sensie sterowane. Lubimy to, co dla nich dogodne. Ponadto nasze mechanizmy obronne i aktywności metaboliczne naszych komórek (jak pokazuje również opisywany przeze mnie system sekrecyjny typu trzeciego Shigella), bardzo łatwo przesterować na inne tory i przemodelować molekularnie.

Nagroda Nobla przypadła w tym roku badaczom, którzy pokazali, jak stare ewolucyjnie są nasze podstawowe mechanizmy obronne, dziedziczone przez pokolenia systemy odpowiedzi nieswoistej. Czy będzie kiedyś Nobel dla tych, co zrozumieją mikrobiomy? Jeśli film SF z Keanu Reevesem potraktować nieco poważniej – będzie. Aczkolwiek zwycięzców niekoniecznie zobaczymy gołym okiem, ale obiekty ich badań – i owszem.