Studija objavljena 13. januara u PLOS Biology pokazuje da mikrogravitacija menja dinamiku evolucije fagova i bakterija. Fag T7 inkubiran na ISS-u razvio je mutacije koje poboljšavaju vezivanje i infekciju E. coli, dok su bakterije razvile zaštitne mutacije. Neočekivano, svemirski fagovi su bili delotvorniji protiv određenih sojeva E. coli koji izazivaju urinarne infekcije na Zemlji, otvarajući mogućnosti za nove fagoterapije uz procenu praktičnih troškova.
Fagovi iz svemira bili efikasniji protiv E. coli — šta je otkrila studija sa ISS-a
Scientists brought bacteria and phages, meaning viruses that infect bacteria, aboard the ISS to study their evolution. . | Credit: International space station (dima_zel/Getty Images); E.coli (Shutterstock)
Naučnici su otkrili da mikrogravitacija menja put evolucije bakterija i njihovih virusa, tzv. fagova. Studija objavljena 13. januara u PLOS Biology prikazuje kako su populacije Escherichia coli i fag T7, inkubirani na Međunarodnoj svemirskoj stanici (ISS), evoluirali drugačije nego identične kontrole na Zemlji.
Kako mikrogravitacija utiče na sukob bakterija i fagova
Na Zemlji tečnosti se stalno mešaju usled gravitacije — topla voda se diže, hladna tone, a čestice talože — što povećava verovatnoću susreta bakterija i fagova. U mikrogravitaciji takvo „mešanje" ne postoji: sve lebdi i sudari su ređi. Kao posledica, ciklusi infekcije fagova su na ISS-u bili sporiji, pa su virusi evoluirali da postanu efikasniji u vezivanju za bakterijske ćelije.
Genetske promene i neočekivani efekti
Sekvenciranje celog genoma pokazalo je da su i fagovi i bakterije na ISS-u akumulirali jedinstvene mutacije koje se nisu pojavile u zemaljskim uzorcima. Fagovi su razvili mutacije koje su pojačale njihovu sposobnost vezivanja za receptore i prodora u bakterije, dok su E. coli razvile zaštitne promene — na primer, modifikacije receptora — koje im pomažu da prežive u mikrogravitaciji.
Istraživači su koristili i tehniku deep mutational scanning da detaljno ispituju promene u proteinskim domenima fagova koji vežu receptore. Neočekivani rezultat: kada su svemirski fagovi vraćeni na Zemlju, neke od mutacija povećale su sposobnost fagova da ubijaju sojeve E. coli koji često izazivaju infekcije urinarnog trakta — sojeve koji su ranije bili otporni na T7.
"Bilo je to serendipitetno otkriće... Nismo očekivali da će fagovi sa ISS-a ubijati patogene na Zemlji," rekao je vodeći autor Srivatsan Raman (Univerzitet Wisconsin–Madison).
Značaj i ograničenja
Rezultati ukazuju na potencijal primene saznanja o evoluciji u mikrogravitaciji za unapređenje fagoterapija — tretmana koji koriste fagove za borbu protiv bakterijskih infekcija, uključujući sojeve otporne na antibiotike. Stručnjaci, među kojima su Nicol Caplin i Charlie Mo, ističu da bi ovakve adaptacije mogle pomoći i u zaštiti zdravlja astronaute na dugim misijama.
Međutim, važno je napomenuti i praktične prepreke: troškovi slanja uzoraka u svemir ili složenost simuliranja mikrogravitacije na Zemlji moraju se uzeti u obzir pre nego što se metoda primeni u kliničkoj praksi.
Zaključak
Studija pokazuje da drugačiji fizički uslovi u svemiru mogu usmeriti evoluciju fagova ka poboljšanoj sposobnosti vezivanja i infekcije bakterija — što može imati primenu u razvoju novih terapija protiv rezistentnih patogena, ali i izazove u pogledu troškova i primene.
Pomozite nam da budemo bolji.
