Viry, které se vyvinuly v jedinečném prostředí Mezinárodní vesmírné stanice (ISS), vykazují při návratu na Zemi zvýšenou účinnost při zabíjení bakterií. Výsledky publikované v časopise PLOS Biology 13. ledna ukazují, jak stav beztíže zásadně mění evoluční rasu mezi bakteriemi a viry, které je infikují (fágy). Tento výzkum není jen o vesmírné biologii; má přímé důsledky pro vývoj výkonnějších nástrojů pro boj s bakteriemi rezistentními vůči antibiotikům na Zemi.
Evoluční posun v nulové gravitaci
Bakterie a fágy jsou v neustálém závodě ve zbrojení: bakterie si vyvíjejí obranu, fágy vyvíjejí způsoby, jak je obejít. Ale tato konkurence se odehrává jinak ve vesmíru, kde nedostatek gravitace vytváří pomalejší, promyšlenější evoluční proces. Výzkumníci z University of Wisconsin-Madison porovnávali populace E. coli infikované fágem T7 na ISS a identické kontrolní skupiny na Zemi.
Studie potvrzuje dřívější hypotézy, že cykly fágové infekce se v mikrogravitaci zpomalují kvůli sníženému promíchávání tekutin. Na Zemi gravitace míchá tekutiny, což umožňuje bakteriím a virům zůstat v neustálém kontaktu. Ve vesmíru k tomuto míšení nedochází přirozeně, což nutí fágy, aby se přizpůsobily pomalejšímu tempu a staly se efektivnějšími při připojování k bakteriím.
Genetické mutace zvyšují virovou sílu
Úplné sekvenování genomu ukázalo, že jak bakterie, tak fágy na ISS akumulují jedinečné genetické mutace, které nebyly pozorovány v pozemských vzorcích. Vesmírné viry si vyvinuly mutace, které zvyšují jejich schopnost infikovat bakterie a vázat se na bakteriální receptory. Zároveň E. coli vyvinuli obranu proti těmto útokům, včetně modifikace jejich receptorů, aby odolávaly fágové infekci, a zvýšení jejich přežití v mikrogravitaci.
Vědci pak použili skenování hlubokých mutací k analýze změn v proteinech, které se vážou na receptory virů. Překvapivě, vesmírně adaptované fágy vrácené na Zemi vykazovaly zvýšenou aktivitu proti kmenům E, které jsou rezistentní na antibiotika. coli – zejména ty, které často způsobují infekce močových cest. Tento neočekávaný výsledek ukazuje, že evoluční tlaky vesmíru mohou vést k virům se zvýšenou letalitou v pozemských podmínkách.
“Bylo to náhodné zjištění,” řekl hlavní autor studie Srivatsan Raman. “Nečekali jsme, že [mutantní] fágy, které jsme identifikovali na ISS, zabíjejí patogeny na Zemi.”
Důsledky pro fágovou terapii
Tyto objevy mají důležité důsledky pro fágovou terapii, slibnou léčbu, která využívá viry k zabíjení bakterií nebo ke zvýšení účinnosti antibiotik. Odborníci naznačují, že pochopení toho, jak se fágy adaptují na mikrogravitaci na genetické úrovni, by mohlo pomoci optimalizovat antiantibiotické strategie na Zemi.
Charlie Moe, odborný asistent na University of Wisconsin-Madison, poznamenává, že ačkoli výzkum vypadá slibně, problémem zůstávají náklady na vesmírné experimenty nebo simulaci stavu beztíže. Potenciální přínosy však přesahují pozemní aplikace; účinnější fágová terapie by mohla být životně důležitá pro zdraví astronautů během dlouhých vesmírných misí.
Na závěr, tato studie zdůrazňuje neočekávané výhody vesmírného výzkumu pro pozemskou medicínu. Studiem toho, jak se viry vyvíjejí v nulové gravitaci, vědci objevují nové způsoby, jak bojovat proti antibiotické rezistenci a zlepšit fágovou terapii jak na Zemi, tak ve vesmíru.
