Nietoksyczna przynęta biologiczna może ograniczyć ryzyko boreliozy wokół domów

Naukowcy z The University of Texas at San Antonio opracowują doustny preparat biologiczny przeznaczony nie dla ludzi ani zwierząt domowych, lecz dla dzikich gryzoni będących naturalnym rezerwuarem Borrelia burgdorferi. Preparat podawany w postaci przynęty ma zmniejszać liczbę bakterii w organizmach małych ssaków, a tym samym ograniczać zakażanie żerujących na nich kleszczy i przerywać środowiskowy cykl transmisji boreliozy.

Nowa strategia zapobiegania boreliozie

Nowa metoda ograniczania ryzyka boreliozy może w przyszłości trafić z laboratorium bezpośrednio do sklepów budowlanych, ogrodniczych i wielkopowierzchniowych. Naukowcy z The University of Texas at San Antonio pracują nad nietoksycznym preparatem biologicznym, który miałby być stosowany w otoczeniu domów, ogrodów i terenów rekreacyjnych.

Rozwiązanie ma stanowić dodatkową linię ochrony przed jedną z najczęściej rozpoznawanych chorób przenoszonych przez kleszcze w Stanach Zjednoczonych. W odróżnieniu od szczepionek przeznaczonych dla ludzi lub zwierząt domowych projekt koncentruje się na środowiskowym ogniwie cyklu transmisji patogenu.

Badaniami kieruje prof. Janakiram Seshu z Department of Molecular Microbiology and Immunology w College of Sciences. Zespół nie próbuje bezpośrednio uodparniać ludzi ani psów. Celem są tak zwani gospodarze rezerwuarowi, czyli zwierzęta, w których bakterie mogą utrzymywać się w środowisku i z których zakażają się kleszcze.

Znaczenie zwierzęcych rezerwuarów bakterii

W naturalnym cyklu krążenia Borrelia burgdorferi istotną rolę odgrywają niewielkie ssaki, między innymi myszy białonogie, pręgowce i wiewiórki. W zależności od regionu i lokalnego ekosystemu rezerwuarem bakterii mogą być również inne gatunki ssaków oraz ptaki.

Zwierzęta te zazwyczaj nie są jedynie przypadkowymi nosicielami. Mogą podtrzymywać obecność krętków w środowisku i przekazywać je żerującym kleszczom. Larwy kleszczy wykluwają się zasadniczo niezakażone. Patogen nabywają dopiero podczas pobierania krwi od zakażonego gospodarza rezerwuarowego.

Po przejściu do kolejnych stadiów rozwojowych zakażony kleszcz może przenieść bakterie na człowieka, psa lub inne zwierzę. Ograniczenie liczby krętków u gospodarzy rezerwuarowych mogłoby zatem zmniejszyć prawdopodobieństwo, że kleszcze zakażą się podczas pierwszych posiłków krwi.

Mechanizm działania preparatu biologicznego

Podstawą technologii jest poznanie sposobu, w jaki Borrelia burgdorferi oddziałuje z układem odpornościowym gospodarza. Badacze zidentyfikowali określone lipoproteiny powierzchniowe bakterii, które pomagają patogenowi przeżyć w organizmie zakażonego zwierzęcia.

Jednocześnie niektóre z tych białek mogą indukować odpowiedź immunologiczną zdolną do zmniejszenia liczby bakterii w tkankach gospodarza oraz ograniczenia ich przekazywania kleszczom. Zespół wykorzystał tę zależność do stworzenia preparatów biologicznych pochodzących od patogenu, działających funkcjonalnie jak doustne szczepionki dla dzikich gospodarzy rezerwuarowych.

Venkatesh Kumaresan, assistant professor of research w Department of Molecular Microbiology and Immunology, poinformował, że szczepionki oparte na lipoproteinach wykazywały dużą skuteczność w zmniejszaniu obciążenia bakteryjnego zarówno u ssaków, jak i u kleszczy.

Według danych przytaczanych przez U.S. Centers for Disease Control and Prevention każdego roku w Stanach Zjednoczonych borelioza może być rozpoznawana i leczona u około 476 tys. osób. Choroba może powodować zróżnicowane objawy kliniczne. U części pacjentów niektóre dolegliwości, w tym objawy ze strony układu mięśniowo-szkieletowego, mogą utrzymywać się przez dłuższy czas i istotnie wpływać na jakość życia.

Przynęty przeznaczone do stosowania wokół domów

Pierwszy produkt ma najprawdopodobniej przyjąć postać granulek przynętowych zawierających preparat biologiczny. Granulki byłyby przeznaczone do wykładania w otoczeniu domów i ogrodów, w miejscach odwiedzanych przez niewielkie dzikie ssaki.

Po spożyciu preparatu przez zwierzę odpowiedź immunologiczna ma prowadzić do wyraźnego zmniejszenia liczby bakterii w jego organizmie. Gdy niezakażone larwy kleszczy zaczną żerować na takim gospodarzu, powinny pobierać znacznie mniej krętków albo nie pobierać ich wcale.

W badaniach przedklinicznych opisanych przez zespół obciążenie bakteryjne u gospodarzy miało zmniejszać się z około 100 tys. do wartości bliskiej 100. Oznaczałoby to redukcję rzędu około trzech logarytmów, czyli niemal tysiąckrotne zmniejszenie liczby bakterii.

Jeżeli technologia okaże się skuteczna w warunkach terenowych, mogłaby ograniczyć środowiskowy cykl transmisji bakterii, zanim zakażone kleszcze zetkną się z człowiekiem lub zwierzęciem domowym.

Możliwość ochrony przed wieloma patogenami

Pierwsza wersja preparatu koncentruje się na bakteriach z rodzaju Borrelia, jednak badacze planują rozwój kolejnych produktów. Kleszcze mogą przenosić nie tylko patogeny wywołujące boreliozę, lecz także inne bakterie, pierwotniaki i wirusy.

Prof. Seshu zwrócił uwagę, że poza czynnikami wywołującymi boreliozę kleszcze mogą przenosić kilka innych patogenów. Dlatego przyszłe warianty przynęt mają być projektowane w taki sposób, aby jednocześnie ograniczać zakażenia wieloma drobnoustrojami.

Docelowym rozwiązaniem miałaby być wieloskładnikowa osłona środowiskowa, zmniejszająca zdolność lokalnych populacji kleszczy do przenoszenia kilku chorób odkleszczowych. Jest to istotne, ponieważ pojedynczy kleszcz może być zakażony więcej niż jednym patogenem, a u człowieka lub zwierzęcia może dojść do koinfekcji.

Badania nad potrójnym zakażeniem

W rozwijaniu technologii uczestniczą doktoranci z Seshu Lab. Jolie Starling, doktorantka w dziedzinie mikrobiologii molekularnej i immunologii, prowadzi prace nad rozszerzeniem działania preparatu na kilka chorób przenoszonych przez kleszcze.

Jej badania dotyczą między innymi kleszczy przenoszących jednocześnie trzy patogeny. Wyniki mają pomóc w opracowaniu kolejnej generacji preparatu, odpowiadającego na rzeczywistą złożoność zakażeń odkleszczowych występujących w środowisku naturalnym.

Projekt jest również przykładem włączania młodych naukowców w cały proces rozwoju technologii – od identyfikacji mechanizmu molekularnego, przez badania przedkliniczne, aż po ochronę własności intelektualnej i przygotowanie produktu do komercjalizacji.

Badania, patent i perspektywa komercjalizacji

Zespół złożył tymczasowe zgłoszenie patentowe, tworząc podstawy prawne do dalszego rozwijania i komercjalizacji produktu. Pierwsza wersja nietoksycznych granulek mogłaby, według zapowiedzi badaczy, pojawić się w sprzedaży w ciągu kilku lat.

Wcześniej konieczne będzie zakończenie oceny bezpieczeństwa i skuteczności. Szczególnego znaczenia nabiera ustalenie wpływu preparatu nie tylko na docelowe gatunki gryzoni, lecz także na inne zwierzęta, które mogłyby przypadkowo spożyć przynętę.

Ocenie powinny podlegać również stabilność biologiczna produktu w zmiennych warunkach środowiskowych, czas utrzymywania się odpowiedzi immunologicznej, optymalna częstość wykładania przynęt oraz wpływ interwencji na rzeczywistą częstość zakażenia kleszczy.

Znaczenie dla profilaktyki zdrowia publicznego

Środowiskowa immunizacja gospodarzy rezerwuarowych jest odmiennym podejściem od tradycyjnych metod profilaktyki boreliozy. Zamiast polegać wyłącznie na repelentach, odpowiedniej odzieży, kontroli skóry po pobycie na terenach zielonych i szybkim usuwaniu kleszczy, metoda ma zmniejszać prawdopodobieństwo, że kleszcz będzie zakażony.

Nawet po ewentualnym wprowadzeniu produktu do sprzedaży działania środowiskowe nie powinny być traktowane jako zamiennik ochrony indywidualnej. Skuteczna profilaktyka chorób odkleszczowych wymaga łączenia różnych metod: ograniczania ekspozycji, modyfikacji otoczenia, stosowania repelentów, kontroli ciała oraz właściwego postępowania po ukłuciu przez kleszcza.

Źródło: University of Texas at San Antonio, A non-toxic guard against Lyme disease could soon be an everyday purchase.