В США бактерия Klebsiella pneumoniae является частой причиной инфекции мочевыводящих путей, инфекции кровотока и пневмонии. В то время как инфекции, вызванные этой бактерией, у некоторых легко поддаются лечению, у Klebsiella есть опасная обратная сторона: она также часто устойчива к антибиотикам, что чрезвычайно затрудняет ее лечение у других. Около половины людей, инфицированных гипервирулентным, устойчивым к лекарствам штаммом бактерии, умирают.
Ученые работают над вакцинами против клебсиеллы, но оптимальная конструкция вакцины до сих пор неизвестна. Тем не менее, новое исследование на мышах, проведенное учеными из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Omniose, стартапа из Сент-Луиса, специализирующегося на производстве вакцин, дает важные данные, которые могут стать ключом к разработке эффективной вакцины против клебсиеллы. Выводы, опубликованные в PLOS Pathogens, являются шагом к укрощению супербактерии.
«Когда вы думаете о микробах, которые могут быть устойчивы почти ко всем антибиотикам — о страшных супербактериях в новостях — многие из них являются штаммами клебсиеллы», — сказал старший автор исследования Дэвид А. Розен, доктор медицины, доктор философии. , доцент кафедры педиатрии и молекулярной микробиологии Вашингтонского университета. «Долгое время эта бактерия даже не была актуальной проблемой. Но теперь она стала актуальной из-за резкого увеличения числа устойчивых к антибиотикам клебсиелл. Наша цель — уменьшить статус супербактерии клебсиеллы путем разработки вакцины до того, как гипервирулентные или устойчивые штаммы заболеют и убить еще больше людей».
Гипервирулентные штаммы клебсиелл распространились по всему миру, часто вызывая внебольничные инфекции.
В США заражение Klebsiella в основном происходит в медицинских учреждениях, где уязвимые с медицинской точки зрения пациенты имеют ослабленный иммунитет, нуждаются в длительных курсах антибиотиков для лечения других состояний, имеют хронические заболевания, пожилые люди или новорожденные. «Но теперь мы наблюдаем появление гипервирулентных штаммов, достаточно опасных, чтобы вызвать серьезное заболевание или смерть среди здоровых людей в сообществе», — сказал Розен.
Наибольшее беспокойство у ученых вызывают штаммы клебсиелл, невосприимчивые к карбапенемам, классу антибиотиков широкого спектра действия, используемых для лечения самых тяжелых бактериальных инфекций. По этой причине Всемирная организация здравоохранения и Центры по контролю и профилактике заболеваний США определили резистентную к карбапенемам клебсиеллу как неотложную угрозу для здоровья населения.
Палочковидная бактерия неподвижна и, подобно конфетам в шоколаде, инкапсулирована в сахарную оболочку. В новом исследовании исследователи создали две экспериментальные вакцины на основе двух разных сахаров или полисахаридов на поверхности клебсиеллы: концевых сахаров на липополисахариде, называемых О-антигеном, и капсульного полисахарида, или К-антигена. Поскольку сахара сами по себе имеют тенденцию вызывать слабые иммунные реакции, исследователи связали каждый из сахаров с белком, чтобы усилить иммунный ответ , создав так называемые конъюгированные вакцины.
Сахарно-белковые конъюгированные вакцины доказали свою эффективность в борьбе с несколькими бактериями, включая Streptococcus pneumoniae, наиболее распространенную причину пневмонии. Исторически эта связь между сахаром и белковым носителем была достигнута с помощью синтетической химии в пробирке ; однако вакцины, созданные для этого исследования, называются биоконъюгированными вакцинами, потому что исследователи соединили сахар с белком внутри сконструированной бактериальной системы.
После того, как вакцины были созданы, исследователи проверили способность экспериментальных биоконъюгированных вакцин защищать мышей от болезней, вызываемых клебсиеллой.
«Оказалось, что капсульная вакцина намного превосходила вакцину с О-антигеном», — сказал первый автор исследования, доктор философии Пэйтон Вантуч, научный сотрудник лаборатории Розена. «У мышей, получивших капсульную вакцину, значительно больше шансов пережить инфекцию клебсиеллы в легких или кровотоке, чем у мышей, получивших вакцину с О-антигеном».
Обе вакцины вызывали высокие уровни антител против соответствующих мишеней. Но антитела против О-антигена были не так эффективны, как антитела против капсулы. У некоторых штаммов клебсиелл О-антиген может быть скрыт другими сахарами, поэтому антитела, нацеленные на О-антиген, не могут вступить в контакт со своей мишенью.
«Наши результаты показывают, что нам также может понадобиться включить антигены на основе капсул в составы вакцин, разработанных против клебсиеллы», — сказал Розен. «Вот почему для нас так важно продолжать изучение взаимодействий антитело-антиген в различных штаммах с целью определения идеального состава вакцины для клинических испытаний в ближайшее время. Потребность никогда не была более настоятельной, особенно в связи с устойчивостью клебсиеллы к лекарственным препаратам. гипервирулентные штаммы становятся сильнее, смелее и опаснее для здоровья человека».
