ให้ความรู้เกี่ยวกับกาฬโรค

เอกสารทั้งสองฉบับที่เผยแพร่ทางออนไลน์เมื่อวันที่ 28 กรกฎาคม พ.ศ. 2548 ใน Science Express และอีกฉบับใน Infection and Immunity ฉบับเดือนสิงหาคม มุ่งเน้นที่แง่มุมของวิถีทาง Type-III ซึ่งเป็นเข็มฉีดยาระดับโมเลกุลที่ Yersinia pestis แบคทีเรียที่อาจฆ่าได้มากกว่า ผู้คนตลอดประวัติศาสตร์กว่าโรคติดเชื้ออื่น ๆ ใช้เพื่อปิดการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย "Yersinia pestis เป็นสิ่งที่น่ารังเกียจที่สุดในชีวิต" Olaf Schneewind, MD, PhD, ศาสตราจารย์และประธานสาขาจุลชีววิทยาแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกและผู้อำนวยการศูนย์ความเป็นเลิศระดับภูมิภาค Great Lakes ด้าน Biodefense และ Emerging Infectious Diseases Research (GLRCE) กล่าว . "มันเป็นแบคทีเรียที่มีความรุนแรงที่สุดที่มนุษย์รู้จัก แต่ตอนนี้เรารู้มากขึ้นเล็กน้อยเกี่ยวกับวิธีที่มันใช้พลังเหล่านั้น และเราคิดว่าเราสามารถใช้ความรู้นั้นเพื่อเตรียมการโจมตีแบบยึดครองได้" ในอดีต คำว่า "กาฬโรค" หรือ "กาฬโรค" หมายถึง กาฬโรค ที่เกิดจากเชื้อ Yersinia pestis และแพร่กระจายโดยการกัดของหมัดที่ติดเชื้อ ซึ่งได้รับเชื้อโรคจากสัตว์ฟันแทะที่ติดเชื้อ ในช่วงกลางศตวรรษที่ 14 โรคระบาดแพร่กระจายไปทั่วยุโรปซึ่งคร่าชีวิตประชากรไปเกือบหนึ่งในสาม มันกลับมาพร้อมกับจำนวนการตายที่ลดลงเล็กน้อยประมาณหนึ่งครั้งต่อรุ่นเป็นเวลาหลายศตวรรษ แม้ว่าตอนนี้จะพบได้น้อยลงมาก แต่โรคระบาดก็ยังไม่หายไปทั้งหมด มีผู้ป่วยน้อยกว่า 2,000 รายต่อปีทั่วโลก รวมถึง 10 ถึง 20 รายในแต่ละปีในสหรัฐอเมริกาตะวันตก ผู้ติดเชื้อ 1 ใน 7 คนเสียชีวิต แม้จะมีการรักษาที่รุนแรงก็ตาม อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ปี 2544 หลายคนกังวลว่าผู้ก่อการร้ายอาจใช้ประโยชน์จาก Y. pestis เป็นอาวุธ โดยแพร่กระจายอย่างกว้างขวางและรวดเร็วในรูปแบบละอองลอย แทนที่จะผ่านหมัดและสัตว์ฟันแทะ หดตัวด้วยวิธีนี้ - ทำให้ปอดติดเชื้อมากกว่ากระแสเลือด - โรคนี้เรียกว่าโรคปอดบวม รูปแบบของการติดเชื้อนี้ดำเนินไปเร็วขึ้น แพร่กระจายจากคนสู่คนได้ง่ายขึ้น และเป็นอันตรายถึงชีวิตมากกว่ามาก โดยคร่าชีวิตผู้ที่ไม่ได้รับยาปฏิชีวนะที่ถูกต้องทันทีหลังจากสัมผัสได้ 100 เปอร์เซ็นต์ "มีความจำเป็นเร่งด่วนในการพัฒนาวัคซีน" หนึ่งในความลึกลับที่ยืนยงของจุลินทรีย์นี้คือวิธีที่มันตั้งหลักในโฮสต์โดยไม่กระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน ในเอกสาร Science Express Schneewind และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่า Y. pestis ทำลายแนวป้องกันด่านแรกในระบบภูมิคุ้มกันของเจ้าบ้านได้อย่างไร ก่อนที่มันจะสร้างการตอบสนองอย่างเต็มที่ นักวิจัยได้ติดเชื้อ Y. pestis ในหนู 2-3 วันต่อมา พวกเขาเก็บเซลล์จากอวัยวะที่แบคทีเรียมีแนวโน้มที่จะจับกลุ่มกัน พวกเขาใช้สีย้อมเพื่อย้อมเซลล์เหล่านั้นให้เป็นสีเขียว เมื่อวายเพสติสโจมตีเซลล์ จะใช้วิถีไทป์-3 ซึ่งเป็นการฉายภาพคล้ายเข็มเพื่อฉีดสารพิษต่างๆ เข้าไปในเซลล์เพื่อฆ่าเซลล์นั้น นักวิจัยได้ให้เอนไซม์เพิ่มเติมแก่แบคทีเรียเหล่านี้ ซึ่งจุลินทรีย์เหล่านี้ยังฉีดเข้าไปในเซลล์ด้วย เอนไซม์นี้สามารถแยกสีย้อมสีเขียวออกเป็นสองส่วน เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น เซลล์เหล่านั้นเมื่อสัมผัสกับแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ จะเรืองแสงเป็นสีน้ำเงินแทนที่จะเป็นสีเขียว เทคนิคนี้ทำให้ทีมสามารถระบุประเภทเซลล์ที่เป็นเป้าหมายของแบคทีเรียได้ สองวันหลังจากหนูติดเชื้อ ม้ามของพวกมันเต็มไปด้วยแบคทีเรีย แม้ว่าเซลล์ภูมิคุ้มกันส่วนใหญ่ในม้ามจะเป็นเซลล์บีหรือทีเซลล์ แต่เซลล์ที่ติดเชื้อเกือบทั้งหมดเป็นเซลล์มาโครฟาจ นิวโทรฟิล หรือเซลล์เดนไดรต์ เซลล์เหล่านี้สร้างสิ่งที่นักภูมิคุ้มกันเรียกว่าระบบภูมิคุ้มกัน "โดยธรรมชาติ" พวกเขาเป็นคนแรกที่ตอบสนองต่อการบุกรุกของแบคทีเรีย บทบาทของพวกเขาคือรีบไปยังจุดที่เกิดการติดเชื้อ กลืนแบคทีเรีย เคี้ยวมันเป็นชิ้นเล็ก ๆ และนำชิ้นส่วนเหล่านั้นไปยังเซลล์ T และ B ซึ่งเป็นระบบภูมิคุ้มกันที่ "ปรับตัว" ซึ่งเข้าสู่การต่อสู้ได้ช้ากว่า แต่นำมาซึ่งพลังและ อาวุธที่เฉพาะเจาะจงมากที่กำหนดเป้าหมายไปที่ชิ้นส่วนเหล่านั้น Schneewind กล่าวว่า "นี่เป็นระบบที่ชาญฉลาดมากสำหรับแบคทีเรียชนิดนี้ อาจใช้เวลาแปดถึง 10 วันสำหรับเซลล์ B และ T ในการเพิ่มจำนวนและมีส่วนร่วมอย่างเต็มที่ “ขณะนั้นด้วยโรคระบาด” เขากล่าวว่า “เจ้าภาพตายแล้ว” อย่างไรก็ตาม เอ็นร้อยหวายของแบคทีเรียอาจเป็นโปรตีนที่เรียกว่า LcrV ซึ่ง Y. pestis ขนส่งผ่านเข็มและใช้ฉีดสารพิษเข้าไป LcrV มีบทบาทสองประการ ช่วยให้เข็มสามารถเจาะเยื่อหุ้มเซลล์รอบ ๆ เซลล์เป้าหมายได้ นอกจากนี้ยังระงับการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน LcrV ทำให้เซลล์ที่ได้รับผลกระทบปล่อยสารอินเตอร์ลิวคิน 10 (IL-10) ในระดับปกติถึง 40 เท่า ซึ่งทำให้การตอบสนองของภูมิคุ้มกันลดลง LcrV ยังป้องกันการหลั่งของ tumor necrosis factor (TNF) ซึ่งเป็นสาเหตุของการอักเสบ Schneewind กล่าวว่า "LcrV ถูกหลั่งออกมาในปริมาณมหาศาลผ่านทาง type-III ในระหว่างการติดเชื้อ "หากไม่มีมัน แบคทีเรียก็ไม่เป็นอันตราย" ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงพยายามใช้ LcrV เพียงอย่างเดียวเป็นวัคซีน น่าเสียดายที่เพราะมันกดระบบภูมิคุ้มกัน การสร้างภูมิคุ้มกันด้วยโมเลกุลนี้อาจเป็นอันตรายได้ อย่างไรก็ตาม Schneewind และเพื่อนร่วมงานได้ทดสอบ LcrV เวอร์ชันที่ถูกตัดทอน 11 เวอร์ชัน โดยแยกกรดอะมิโน 30 ตัวจาก 326 ตัวของโปรตีน 30 ตัวออกจากสถานที่ต่างๆ โดยหวังว่าจะกำจัดองค์ประกอบที่ยับยั้งการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน แต่รักษาโครงสร้างของโปรตีนปกติให้เพียงพอเพื่อสร้างแอนติบอดีป้องกัน . จาก 11 เวอร์ชันที่แก้ไข พวกเขาพบเวอร์ชันที่ตรงตามเกณฑ์ทั้งสอง ในหนูเมาส์และแมคโครฟาจของมนุษย์ เวอร์ชัน rV10 ซึ่งขาดกรดอะมิโน 271 ถึง 300 ตัว กระตุ้น IL-10 ในปริมาณเพียงเล็กน้อยและมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการหลั่ง TNF หนูที่ได้รับการสร้างภูมิคุ้มกันสองครั้งในช่วงหกสัปดาห์ด้วย rV10 พัฒนาแอนติบอดีที่ปกป้องพวกมันจากปริมาณแบคทีเรียที่ร้ายแรงหลายเท่า "ข้อมูลของเรา ผู้เขียนสรุป "ให้หลักฐานแรกของวัคซีนโรคระบาดที่ไม่กดการตอบสนองของภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติ … และนั่นอาจเป็นประโยชน์สำหรับการฉีดวัคซีนป้องกันโรคระบาดในสัตว์และบางทีมนุษย์" ขั้นตอนต่อไปรวมถึงการทดสอบในสัตว์อื่น ๆ นายแบบ Schneewind กล่าว เอกสารทั้งสองฉบับรวมกัน Schneewind เสนอว่าเป็นตัวอย่างที่ดีของการตระหนักรู้ในยุคนี้ว่า "เราสามารถใช้เครื่องมือที่ทันสมัยเพื่อเรียนรู้สิ่งใหม่ๆ เหมือนจะลืมแต่อย่าดีกว่า”