Un nou concept de vaccin abordează bacteriile dăunătoare din intestin

O echipă de cercetători de la ETH Zurich și Universitatea din Basel, condusă de profesoara Emma Slack și profesorul Médéric Diard, a dezvoltat o abordare nouă pentru combaterea bacteriilor dăunătoare din intestin. Această strategie combină vaccinarea orală împotriva microorganismelor patogene cu introducerea de bacterii „concurente” inofensive, capabile să le priveze de resurse și să le elimine prin competiție ecologică. Studiul, publicat în Science, demonstrează eficacitatea acestui concept pe modele murine, în cazul unor tulpini de Salmonella și E. coli.

Context și problemă

Provocarea patogenilor intestinali

În intestin există un ecosistem microbian divers; pe lângă bacteriile benefice există și potențiali patogeni. Anumite bacterii devin periculoase când sistemul imunitar e slăbit sau când bacteriile intră în fluxul sanguin, ducând la septicemie sau inflamații severe.

Limitele utilizării antibioticelor

Rezistența în creștere la antibiotice face ca tratamentele clasice să fie tot mai puțin eficiente. În plus, antibioticele pot perturba sever microbiomul, deschizând calea re-colonizării de către patogeni.

Rolul vaccinurilor orale

Vaccinurile orale ce vizează imunitatea intestinală nu sunt foarte ușor de obținut, întrucât sistemul imunitar al intestinului are particularități complexe, diferite de imunitatea sistemică.

Inovația propusă: Vaccinarea + competiție microbiană

Vaccinarea pentru „dezanvantajarea” patogenilor

Vaccinurile orale (bazate adesea pe bacterii inactivate) induc anticorpi IgA la nivel mucosal, capabili să „țintească” patogenii și să le îngreuneze colonizarea. Cu toate acestea, vaccinarea singură nu e suficientă pentru a elimina complet bacteriile dăunătoare, mai ales dacă există un deficit al microbiomului protector.

Introducerea bacteriilor „concurete” inofensive

În paralel cu vaccinarea, cercetătorii au administrat bacterii nepatogene, care se hrănesc cu aceleași resurse precum cele patogene și ocupă aceeași nișă ecologică în intestin. Astfel, patogenii deja „marcați” de imunitate sunt expulzați treptat, neavând acces la substanțele nutritive. Metafora „grădinăritului”: după ce „smulgi buruienile” (prin vaccinare), e nevoie să „semeni plante benefice” – altfel buruienile (bacteriile patogene) reapar.

Dublă validare: Salmonella și E. coli  

• Profilactic: administrarea vaccin + tulpini concurente a prevenit colonizarea cu Salmonella la șoareci.  
• Terapeutic: în cazul unor E. coli patogene deja stabilite, combinația a reușit să le elimine. Simplul vaccin sau simpla administrare de tulpini inofensive au avut un efect mult redus.

Detalii tehnice și exemple de tulpini

Construcția bacteriilor concurente

Cercetătorii au selectat și/sau modificat genetic tulpini cu aceleași cerințe de nutrienți, același grad de toleranță la oxigen și pH ca și patogenul țintă. Au demonstrat inclusiv un amestec „care apare în mod natural” E. coli (trei tulpini combinate) care blochează eficient patogenii, fără inginerie genetică.

Mecanismul de acțiune

Vaccinul stimulează producția de anticorpi mucosali, care crește „costul” de colonizare al patogenilor. Bacteriile concurente profită de acest „handicap” imunitar, invadând nișa și „înfometându-i” pe patogeni. Rezultatul: patogenii sunt excluși din intestin și nu mai pot provoca infecții grave.

Aplicații și beneficii potențiale

Alternativă la antibiotice

Combinația vaccin + bacterii concurente scapă de necesitatea antibioticelor, funcționând inclusiv contra tulpinilor rezistente. Aceasta reprezintă un progres major în contextul crizei actuale de rezistență antimicrobiană.

Utilizări clinice

• Pregătirea pre-chirurgicală: pacienții ar putea fi „purificați” de patogeni intestinali periculoși înaintea unei intervenții, prevenind complicațiile postoperatorii precum septicemia.  
• Transplant de organe: extrem de important la pacienți imunodeprimați, unde risc de infecție intestinală e ridicat.  
• Călătorii în zone cu risc: protecție preventivă contra tulpinilor patogene necunoscute pentru sistemul imunitar al gazdei.

Diminuarea re-infestării

Prin ocuparea nișei cu bacterii benefice, se reduce riscul recidivei infecțiilor, fenomen frecvent după cure cu antibiotice.

Limitări și pași următori

Testare la om

Studiul a fost realizat la șoareci și a folosit modele de patogeni. E nevoie de validare pe tulpini microbiene relevante din punct de vedere clinic și la voluntari umani. Mai multe studii clinice vor fi necesare pentru a confirma siguranța și eficacitatea.

Efecte pe microbiom

Se impune investigarea potențialelor schimbări în echilibrul global al microbiotei intestinale, și găsirea mixului optim de bacterii concurente pentru diverse populații.

Formulări practice

Cercetătorii își imaginează că, în viitor, s-ar putea administra capsule orale conținând atât vaccinul, cât și bacteriile benefice.  Va fi nevoie de stabilitate pe termen mai lung, logistică de producție și distribuție.

Concluzie

Studiul arată că o strategie dublă – vaccinare care conferă un handicap imunologic patogenilor, plus introducerea de bacterii inofensive ce le „blochează” resursele – reprezintă o metodă puternică de a reduce sau elimina bacteriile intestinale dăunătoare. Această nouă abordare ar putea contribui semnificativ la scăderea consumului de antibiotice și la prevenirea infecțiilor periculoase, cu aplicații posibile de la proceduri chirurgicale la călătorii în zone cu patogeni endemici. Deși sunt necesare studii suplimentare și etape de validare clinică, principiul „vaccinare + competiție microbiană” ar putea avea un impact major în gestionarea crizei rezistenței antimicrobiene și a altor boli infecțioase asociate microbiomului intestinal.