Istraživanje sa Međunarodne svemirske stanice pokazuje da mikrogravitacija menja puteve evolucije fagova i bakterija, produžavajući vreme infekcije sa 20–30 minuta na preko četiri sata i pomerajući uspostavljanje produktivne infekcije na oko 23 dana. T7 fagovi u orbiti razvili su pojačano vezivanje za receptore (mutacije u gp7.3, gp11 i gp12), dok su bakterije prilagodile stresne i transportne sisteme. Svemirski fagovi su potom pokazali veću efikasnost protiv antibiotikom otpornog uropatogenog E. coli, otvarajući mogućnosti za nove terapije i upotrebljive laboratorijske strategije bez skupih orbitalnih eksperimenata.
Svemirski fagovi mogu pomoći protiv tvrdokornih superbakterija — evolucija u mikrogravitaciji pojačava infektivnost
Image: Wikimedia
Naučnici sa Međunarodne svemirske stanice (ISS) otkrili su da mikrogravitacija menja načine na koje se fagovi i bakterije međusobno prilagođavaju. Fagovi koji su evoluirali u uslovima slabog mešanja razvili su povećanu sposobnost da inficiraju antibiotiku otporne patogene, što može otvoriti nove puteve za razvoj antibakterijskih terapija.
Kako mikrogravitacija menja infekcije
Bez stalne konvekcije izazvane gravitacijom, proces kojim virusi „nalete" na svoje bakterijske mete usporava se. Na Zemlji su mnoge bakterijske infekcije i lize ćelija završavali za 20–30 minuta, dok su u uslovima mikrogravitacije isti procesi trajali više od četiri sata. Umesto mešanja koje doprinosi susretima čestica, u svemiru su mikrobi zavisili gotovo isključivo od molekulske difuzije — poput čekanja da se šećer polako rastvori u potpuno mirnoj kafi.
Promena evolutivnih pritisaka
Ovo produženo vreme do uspešne infekcije potpuno je izmenilo selektivne pritiske: produktivna virusna infekcija u eksperimentu zahtevala je oko 23 dana da se uspostavi. Pod ovim dugotrajnim pritiskom, i fagovi i bakterije razvili su drugačije strategije opstanka nego njihove kopije na Zemlji.
Genetske promene kod fagova i bakterija
T7 fagovi odgovorili su pojačanim vezivanjem za površinske bakterijske receptore — pri čemu su geni koji utiču na prianjanje (posebno gp7.3, gp11 i gp12) mutirali brže nego u kontrolnim uzorcima sa Zemlje. Bakterije su, zauzvrat, razvijale kontramere kroz izmene sistema za odgovor na stres i mehanizama transporta nutrijenata. Dubinska genetska analiza potvrdila je da su varijante koje su uspevale u orbiti često slabije uspevale nazad na Zemlji, a zemaljski sojevi nisu imali prednost u svemirskim uslovima.
"Ovo je bio neočekivan nalaz," rekao je Srivatsan Raman sa University of Wisconsin–Madison. "Evolucija pod ograničenim uslovima može slučajno stvoriti osobine korisne za terapiju na Zemlji."
Terapeutski potencijal i oprez
Kada su svemirski adaptirani fagovi testirani protiv uropatogenih sojeva E. coli otpornih na antibiotike, pokazali su veće zone lize i veću sposobnost ubijanja u odnosu na divlji tip T7 fagova. To nagoveštava da proučavanje evolucije u kontrolisanim, niskomiksernim uslovima može pomoći da se identifikuju konkretne genetske promene koje povećavaju terapijski potencijal fagova — bez potrebe za skupim orbitalnim eksperimentima.
Međutim, istraživanja su još u ranoj fazi: takvi fagovi zahtevaju dodatne laboratorijske provere, bezbednosne procene i kliničke studije pre nego što se mogu smatrati terapijskim rešenjima. Nalazi su takođe relevantni za planiranje medicinskih protokola za dugotrajne svemirske misije, uključujući misije na Mars.
Studija je objavljena u PLOS Biology i postavlja putokaz za dalja istraživanja koja kombinuju evolucione eksperimente i primenjenu biomedicinu.
Pomozite nam da budemo bolji.
