Antibioottiresistentti Acinetobacter baumannii -bakteeri on maailmanlaajuisesti yksi vahingollisimmista sairaalainfektioita aiheuttavista bakteereista. Turun yliopiston tutkijat ovat havainneet, että bakteeri leviää tarttumalla pintoihin erittäin ohuilla, joustavilla karvoilla. Tutkijat myös paljastivat, miten karvat muodostuvat bakteerien pintaan, ja ehdottivat uusia tapoja estää bakteeri-infektioita. Uudet löydökset on julkaistu Naturessa, yhdessä maailman johtavista tieteellisistä julkaisuista.
Sairaaloihin ja lääketieteellisiin laitteisiin liittyvät infektiot muodostavat suuren maailmanlaajuisen ongelman terveydenhuollossa. Nämä infektiot liittyvät taudinaiheuttajien kykyyn muodostaa kasvustoja niin elollisille kuin elottomille pinnoille.
– Moniresistentti Acinetobacter baumannii on maailmanlaajuisesti yksi ongelmallisimmista taudinaiheuttajista terveydenhuoltolaitoksissa, ja se on tällä hetkellä kärjessä Maailman terveysjärjestön laatimalla listalla taudinaiheuttajista, joita vastaan tulee kehittää uusia antibiootteja, sanoo Joint Biotechnology Laboratoryn johtaja Anton Zavialov MediCityn tutkimuskeskuksesta, Turun yliopiston lääketieteellisestä tiedekunnasta.
Zavialovin tutkimusryhmä, johon kuuluvat tohtoriopiskelija Henri Malmi sekä vanhemmat tutkijat Natalia Pakharukova, Minna Tuittila ja Sari Paavilainen, löysi ainutlaatuisia pintarakenteita, joiden avulla Acinetobacter baumannii ja lähisukuiset taudinaiheuttajabakteerit voivat muodostaa kasvustoja lääkinnällisiin laitteisiin ja tarttua potilaisiin.
– Tämä löytö voi auttaa torjumaan monia bakteeri-infektioita, koska samaa pintakiinnitysmekanismia käyttävät monet tärkeät taudinaiheuttajabakteerit, mukaan lukien Pseudomonas aeruginosa, toiseksi tärkein taudinaiheuttaja WHO:n listalla, Zavialov sanoo.
Bakteeri kiinnittyy pintoihin käyttämällä erittäin ohuita joustavia karvoja
Acinetobacter baumannii pystyy muodostamaan kasvustoja lääketieteellisiin laitteisiin arkaaisen chaperone-usher (ACU) -piluksen avulla. ACU-pilukset ovat karvamaisia proteiineja, joita löytyy monien tauteja aiheuttavien bakteerien pinnalta.
Kryoelektronimikroskoopilla tutkijat havaitsivat, että piluksella on ainutlaatuinen erittäin ohut siksak-rakenne. Karvojen päissä on pieniä tahmeita sormimaisia rakenteita, jotka kiinnittävät bakteerin tiukasti erilaisiin elollisiin ja elottomiin pintoihin. Kun tahmeat sormet kerran ovat tarttuneet pintaan, karvaa on vaikea irrottaa, koska se voi venyä muuttamalla muotoaan siksakista lineaariseen muotoon.
– Tämä ilmiö on veneilijöille tuttu. Nykyään on yleistä käyttää venyviä elementtejä kiinnitysköysissä veneiden kiinnittämiseen turvallisesti suhteellisen kovassa aallokossa. Jos kuvitellaan ihmisen kokoinen bakteeri, tämän jättimäisen bakteerin kiinnityskarvat olisivat silti sata kertaa ohuempia kuin ihmisen kädet. Tällaisten ohuiden karvojen venymiskyky on olennainen, kun niiden on kestettävä suuria repiviä voimia, joita bakteerit kokevat ympäristössään, Zavialov selittää.
– Tuloksemme viittaavat siihen, että karvojen ainutlaatuisella siksak-rakenteella on myös tärkeä rooli niiden erittymisessä bakteerin pinnalle. Karvat erittyvät bakteerin sisältä sen ulkokalvon läpi venyneessä lineaarisessa muodossa. Pinnalla rakenne muuttuu siksak-muotoon, mikä estää karvoja liukumasta takaisin bakteerin sisään. Teoriassa voimme kehittää lääkkeitä, jotka estävät tämän konformaatiomuutoksen. Sellaiset lääkkeet estäisivät karvan synnyn ja estäisivät bakteerien kiinnittymisen, Henri Malmi toteaa.
Tutkimus julkaistiin Nature-lehdessä 19.7.2022: https://www.nature.com/articles/s41586-022-05095-0
