Dengue, virusom komarca zarazi se oko 50 milijuna ljudi svake godine i ubije 22 000. Ove epidemije u Indiji i na Tajvanu ove godine rezultirale su tisućama infekcija i nekoliko desetaka smrtnih slučajeva. Ne postoji liječenje denge i cjepiva koje je u potpunosti učinkovito.
Povezani sadržaj
- Mogu li GM komarci otvoriti put širenju tropskog virusa?
- Konzervativna procjena za infekciju groznicom denge u Indiji: 37 milijuna svake godine
Dva tima znanstvenika, jedan s australijskog Sveučilišta u Queenslandu i drugi na Kalifornijskom Sveučilištu Berkeley, smatraju da su otkrili tajnu virulencije denge: jedan protein, nazvan nestrukturni protein 1, ili NS1, koji djeluje poput otrova koje je izbacio bakterijske infekcije. Studije su u ovonedeljnom izdanju Science Translational Medicine .
Simptomi denge uključuju vrućicu, osip, bolove u mišićima i oštećenja krvnih žila, zbog čega propuštaju plazmu. U teškim slučajevima gubitak tekućine može biti smrtonosan, a bolest u svom najozbiljnijem obliku može postati denga hemoragična groznica, što izaziva mučninu, povraćanje i krvarenje ili modrice ispod kože.
Većina ljudi se jednostavno oporavi i tada imaju imunitet na jedan od četiri soja virusa. Ali nije bilo jasno kako hemoragični oblik bolesti nanosi štetu koja je ubila pacijente. "Uglavnom je problem u tome što možete procuriti iz kapilara i krvožilnog sustava", kaže Eva Harris, profesorica zaraznih bolesti i virologije koja je vodila Sveučilište u Kaliforniji, Berkeley tim. "Ako se tekućine ne napune, ulazite u dekompenzirani šok."
Paul Young, glavni profesor Škole za kemiju i bioznanost na Sveučilištu u Queenslandu, i njegov tim pronašli su mehanizam kojim djeluje NS1, dok je Harris 'uspio izolirati sam protein i iskoristiti ga za cijepljenje miševa.
Dengue nije uvijek bio takav problem; prije jednog stoljeća bila je ograničena na vrlo malo mjesta u tropima. Drugi svjetski rat je to promijenio, jer je komarac koji ga nosi, Aedes aegypti, nosio po cijelom svijetu na teretnim brodovima. Tamo gdje je nekada denga bila potrebna za širenje određenih životinja, sada se oslanja na ljude. Young je napomenuo da su ljudi učinkovito komad za dengu kod komaraca. Aedes aegypti voli se uzgajati u malim vodama mirne vode - dječji bazeni, poklopci za smeće, pa čak i pod u kupaonici. Ženke grizu također.
Znanstvenici su već pretpostavili da su teški slučajevi uzrokovani preaktivnim aktivnim imunološkim odgovorom. Denga se, poput svih virusa, razmnožava preuzimanjem strojeva stanica domaćina. U slučaju denge, stanice koje se nazivaju dendritske stanice upozoravaju tijelo na infekciju. Infekcija stimulira stanice na stvaranje citokina, malih proteina koji su dio upalnog odgovora. To obično nije smrtonosno.
Druga infekcija, premda drugim sojem denge, loše će usmjeravati imunološki sustav. Antitijela iz prve infekcije vežu se za novi soj denge, jer izgleda baš kao i prvi. No, novi soj je malo drugačiji, tako da antitijela ne mogu u potpunosti neutralizirati virus. Umjesto toga, omogućuju da se virus veže na T stanice koje bi ga obično ubile, a to virus dalje širi, povećavajući virusni teret na pacijenta.
Ova animacija objašnjava kako se prenose bolesti, poput denge. Zasluge: C. Schaffer / AAAS.Rezultat je veća proizvodnja citokina. Jedna od funkcija citokina je učiniti zidove krvnih žila propusnijima, a prekomjerna proizvodnja čini ih propusnim. Zbog toga druge infekcije često dovode do teških oblika bolesti i krvarenja. Sitne mrlje krvi pojavljuju se na koži pacijenta, a veći džepovi krvi nakupljaju se ispod kože.
Misterija je bila koja vrsta proteina je uključena i kako djeluje. Tu je ušao Youngov tim. Početkom 2000-ih tim je razvio način testiranja denge mjerenjem koncentracija proteina NS1 u krvotoku.
"Ono što smo otkrili u studiji na Tajlandu bilo je da su, ako pacijenti imaju visoku razinu NS1, vjerovatnije da će preći na tešku bolest. Mislili smo da je to samo oznaka virusne infekcije", kaže Young. "Ali tada smo pitali ima li to izravni učinak."
Odlučili su pobliže pogledati NS1. Tada su otkrili da se veže na drugu molekulu, koja se naziva receptor nalik na putarinu 4 (TLR4). To mu omogućava da se poveže sa stanicama krvnih žila, koje nazivamo endotelnim stanicama. NS1 je također stimulirao imunološke stanice na oslobađanje citokina - preaktivan upalni odgovor. NS1 djeluje vrlo slično bakterijskom toksinu.
Young kaže da nalazi NS1 znače da bi za liječenje denge moglo biti moguće koristiti postojeće lijekove. Neka verzija one koja liječi sepsu, na primjer, može djelovati.
NS1 izravno aktivira mišje makrofage i ljudske imunološke stanice putem urođenog imunog receptora TLR4. Izlučeni NS1 izazvao je povećanje pro-upalnih citokina ovisno o dozi, narušavajući cjelovitost mono-sloja endotelnih stanica i dovodeći do vaskularnog curenja. Blokada TLR4, bilo antagonistom, bilo antitijelom na NS1, održavala je endotelni integritet i inhibirala vaskularno curenje. (H. McDonald / Science Translational Medicine) Sljedeće je pitanje bilo može li ga netko zaustaviti. Harrisov tim izravnije je pogledao ulogu NS1 u infekciji denge. Eksperimentirali su na miševima, zarazivši ih dengom, a potom i proteinom. Koristili su NS1 iz sva četiri soja denge.
Istraživači su otkrili da su u oba slučaja miševi razvili antitijela. Otkrili su i da NS1 sam po sebi može prouzročiti curenje krvnih žila. "Mislili smo da možda protein ima ulogu u vaskularnom curenju", kaže Harris.
Miševi kojima je data mala količina NS1, koji su pokazali imunološki odgovor, činilo se da su zaštićeni od virusa. Razlog, kaže Harris, je taj da se antitijela vežu na sam protein, a ne na specifični soj virusa, a NS1 kojeg proizvode sva četiri soja denge je isti.
Zaštita od virusa nije bila stopostotna kod različitih sojeva denge (nazvanih DENV1, DENV2, DENV3 i DENV4). Harrisov tim u svojoj studiji utvrdio je da je zaštita, kada je cijepljena NS1 s DENV2, 100 posto od tog napora. Bilo je 75 posto od DENV1, a 60 posto od DENV3 i DENV4.
Potom su testirali protein i virus na ljudskim stanicama plućnog endotela u kulturi. Vidjeli su da NS1 ne može oštetiti stanice kad je protein TLR4 blokiran - više dokaza da NS1 koji uzrokuje vaskularno curenje kod ljudi.
Harris napominje da njihov rad, zajedno s nalazima Younginog tima da TLR4 povezuje dengue s drugim stanicama, nudi važne spoznaje. "Ako možemo ciljati na TLR4, imamo novi način terapije", kaže ona uz dodatak cjepivu.
Ima još puno posla za to, kaže. Iako znaju da je krivac NS1 krivac, još nije jasno koji je specifični dio NS1 onaj koji stvara prava antitijela i oštećuje stanice. Napominje da virus zapadnog Nila također ima NS1 i da se ponaša drugačije. "NS1 ima čitavu gomilu uloga koje se ne razumiju dobro", kaže ona.
U skladu s tim, novi rad mogao bi dodati još oružja za službenike javnog zdravstva za kontrolu bolesti; uobičajene metode usmjerene su na kontrolu komaraca.
Young's i Harrisove grupe nisu jedine koje rade na dengi. Sanofi Pasteur, tvrtka koja razvija, proizvodi i isporučuje cjepiva, ima novo cjepivo koje je registrirano u velikom broju zemalja; odobrenje za upotrebu moglo bi doći u sljedećih nekoliko mjeseci, kaže Susan Watkins, viša direktorica za komunikacije. Cjepivo Sanofi koristi atenuirani virus (to je zapravo virus žute groznice s denga "dlakom").
Prema studiji New England Journal of Medicine, kandidat za cjepivo Sanofi zaštitio je u prosjeku 66 posto dobrovoljaca u dobi od 9 godina i starijih od sva četiri soja denge, a njih 93 posto bilo je zaštićeno od teškog oblika bolesti. Cjepivo Sanofi, međutim, ne nudi istu razinu zaštite od sva četiri soja - u odnosu na jednu vrstu bilo je djelotvorno samo 42 posto, dok je protiv drugog bilo 77 posto učinkovito.
Još jedna prednost korištenja NS1 kao baze cjepiva je ta što uopće ne uključuje uporabu virusa. "FDA bi bio sretniji kada bismo mogli izbaciti komadiće proteina koji uzrokuju bolest i ostaviti one koji pružaju zaštitu", kaže Harris.
