Ηδη από τη δεκαετία του 1920 η φαρμακοβιομηχανία είχε αρχίσει να διερευνά τη φαρμακευτική αξιοποίηση αυτού του φυσικού εχθρού των βακτηρίων. Ωστόσο, η ανακάλυψη των αντιβιοτικών έθεσε τους βακτηριοφάγους στο περιθώριο. Οχι όμως παντού: οι χώρες του ανατολικού μπλοκ συνέχισαν τις έρευνες και μάλιστα με επιτυχία. Στη Γεωργία, όπου ένα ολόκληρο ινστιτούτο ήταν αφιερωμένο στη μελέτη των βακτηριοφάγων, αυτοί χρησιμοποιούνταν για τη θεραπεία των ωτίτιδων, αλλά και των τραυμάτων που μολύνονταν από σταφυλόκοκκο. Δεν υπάρχουν (ή ίσως δεν μπορούμε να τις διαβάσουμε) πολλές βιβλιογραφικές αναφορές από τότε, αλλά το παράδειγμα των γεωργιανών συναδέλφων τους επιχειρούν τώρα να μιμηθούν βρετανοί βιολόγοι του University College του Λονδίνου. Αυτοί, αφού δοκίμασαν την αντιμετώπιση των ωτίτιδων που προκαλούνται από το βακτήριο Pseudomonas aeruginosa με τη βοήθεια βακτηριοφάγων, συνεργάζονται τώρα με την εταιρεία AmpliPhi προκειμένου να πραγματοποιηθούν οι απαραίτητες ευρείες κλινικές δοκιμές. Ο χρόνος θα δείξει αν αυτός ο αρχαίος εχθρός των βακτηρίων αποδειχθεί ο καλύτερος νέος φίλος του ανθρώπου.

ΣΤΑ ΧΑΡΑΚΩΜΑΤΑ!
Τα όπλα του εχθρού

Ενα πολύ μικρό ποσοστό μικροοργανισμών είναι μολυσματικοί για τον άνθρωπο. Οι στρατηγικές όμως που  έχουν αναπτύξει για να επιτυγχάνουν στις επιθέσεις τους εναντίον μας είναι άξιες θαυμασμού.

1. Επίθεση κατόπιν σχεδίου

Δεν είναι όλα τα παθογόνα βακτήρια ίδια. Σε ό,τι αφορά τη μολυσματικότητά τους μπορεί κανείς να διακρίνει τρεις κατηγορίες: τα υποχρεωτικώς μολυσματικά, τα οπορτουνιστικά και τα τυχαίως μολυσματικά. Τα πρώτα προκαλούν σίγουρα μόλυνση όταν βρουν τρόπο να εγκατασταθούν μέσα μας. Παραδείγματος χάριν, αυτό συμβαίνει με το μυκοβακτηρίδιο της φυματίωσης. Τα δεύτερα επιτίθενται σε ξενιστές των οποίων το ανοσοποιητικό σύστημα έχει εξασθενήσει, ενώ τα τρίτα είναι μολυσματικά υπό προϋποθέσεις. Παραδείγματος χάριν, μπορεί κάποιος να καταπιεί το Clostridium tetani χωρίς να πάθει τίποτε, αλλά να αρρωστήσει πολύ σοβαρά αν αυτό βρεθεί πάνω σε μια πληγή.

2. Δηµιουργία γραµµών άµυνας

Ο ανθρώπινος οργανισμός δεν είναι ένα φιλικό περιβάλλον για τα παθογόνα βακτήρια. Εκτός από τον ανταγωνισμό με τους συμβιωτικούς μικροοργανισμούς μας, οι εισβολείς έχουν να αντιμετωπίσουν και το ανοσοποιητικό σύστημά μας που καιροφυλακτεί και τους καταστρέφει. Προκειμένου να επιβιώσουν ορισμένα βακτηριακά είδη έχουν αναπτύξει προστατευτικά τοιχώματα, ενώ άλλα συγκεντρώνονται και εκκρίνουν ένα είδος φιλμ (biofilm) που τα κρύβει από το ανοσοποιητικό σύστημά μας. Οι χρόνιες λοιμώξεις οφείλονται σε μεγάλο ποσοστό σε biofilm.

3. Αύξηση του στρατεύµατος

Αν και υπάρχουν βακτηριακά είδη που μπορούν να προκαλέσουν λοιμώξεις ακόμη και σε μικρούς αριθμούς, το σύνηθες είναι τα βακτήρια να αυξάνουν τους αριθμούς τους προκειμένου να επιβληθούν στον ξενιστή. Με δεδομένο ότι σε ιδανικές συνθήκες ένα βακτήριο πολλαπλασιάζεται κάθε 20 λεπτά, αντιλαμβάνεται κανείς ότι πολύ γρήγορα οι εισβολείς δημιουργούν έναν στρατό εκατομμυρίων, ικανό να καταλάβει ολόκληρο τον οργανισμό μας μέσω της αιματικής κυκλοφορίας. Μια άλλη κατηγορία βακτηρίων έχει την ικανότητα να κρύβεται στο εσωτερικό των κυττάρων και να πολλαπλασιάζεται σε ειδικές προστατευμένες θέσεις. Οταν επιτευχθούν οι απαραίτητοι αριθμοί, τα βακτήρια αυτά καταστρέφουν το κύτταρο που τα «φιλοξενούσε» και επιτίθενται στα γειτονικά.

4. Εναρξη χηµικού πολέµου

Ορισμένα βακτηριακά είδη κατέχουν παντοδύναμα χημικά όπλα τα οποία εκλύουν σε μόνιμη βάση προκειμένου να κάνουν την επέλασή τους στους ξενιστές. Τα πρωτεϊνικής φύσεως αυτά όπλα ονομάζονται εξωτοξίνες, στοχεύουν συνήθως το μυϊκό ή το νευρικό σύστημα του ξενιστή και μπορούν να δρουν ποικιλοτρόπως: καταστρέφουν την κυτταρική μεμβράνη, εισέρχονται στα κύτταρα και αναστέλλουν τη σύνθεση χρήσιμων πρωτεϊνών, δημιουργούν χάος στη λειτουργία των κυττάρων του ξενιστή. Κοινό σημείο όλων των βακτηριακών τοξινών είναι ότι σκοτώνουν ακόμη και σε πολύ μικρές ποσότητες.

5. Καταπόνηση του αντιπάλου

Το ίδιο το ανοσοποιητικό σύστημά μας, το οποίο έχει σχεδιαστεί για να μας προστατεύει, πετυχαίνουν να θέσουν στην υπηρεσία τους ορισμένα βακτήρια. Ετσι, η ανοσολογική αντίδραση η οποία στοχεύει στην αναχαίτιση του εισβολέα και μπορεί να περιλαμβάνει όλα αυτά που εμείς θεωρούμε συμπτώματα μιας νόσου (πυρετός, φλεγμονή, πόνος…) γίνεται το νέο όπλο των παθογόνων: αυξάνει τόσο δυσανάλογα που προκαλεί καταστροφή των ιστών του ξενιστή. Χαρακτηριστικό παράδειγμα τα βακτήρια του γένους Shigella τα οποία προκαλούν φλεγμονή ικανή να καταστρέψει τα τοιχώματα του εντέρου.

6. Επιθέσεις αυτοκτονίας

Εκτός από τις εξωτοξίνες, τα βακτήρια διαθέτουν και ενδοτοξίνες. Πρόκειται στην πραγματικότητα για τις πρωτεΐνες από τις οποίες δομούνται και οι οποίες, όταν τα βακτήρια πεθαίνουν, κατακλύζουν τον οργανισμό του ξενιστή. Σε αντίθεση δηλαδή με τις εξωτοξίνες, οι ενδοτοξίνες δεν είναι τόσο ισχυρές. Μπορούν όμως να προκαλέσουν εξαιρετικά το ανοσοποιητικό σύστημά μας επειδή υπάρχουν σε τεράστιες ποσότητες μετά τη θανάτωση των παθογόνων μικροοργανισμών.

Επιπροσθέτως, είναι φυσικό για αυτά να εκκρίνουν στο περιβάλλον τις ουσίες που παράγουν. Αν στα παραπάνω προστεθεί το γεγονός ότι σε χρόνο μηδέν μπορούν να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν ένας ολόκληρος στρατός, αντιλαμβάνεται κανείς ότι δεν είναι περίεργο που οι ερευνητές θέλησαν να δημιουργήσουν εργοστάσια βακτηρίων.

Τι παράγουν αυτά τα εργοστάσια; Κυρίως φάρμακα που εμείς δεν ξέρουμε πώς να συνθέσουμε, από αντιβιοτικά και εμβόλια ως μονοκλωνικά αντισώματα που χρησιμοποιούνται για την αντιμετώπιση του καρκίνου. Τα βακτήρια αρχικά τροποποιούνται γενετικά για να αποκτήσουν την πληροφορία που απαιτείται για τη σύνθεση μιας φαρμακευτικής ουσίας και στη συνέχεια καλλιεργούνται σε ειδικά σχεδιασμένους βιοαντιδραστήρες. Οι τεράστιοι αριθμοί τους και η ικανότητά τους να εκκρίνουν τις παραγόμενες ουσίες σημαίνει ότι σε μικρό χρονικό διάστημα αποκτούμε ικανές ποσότητες του επιθυμητού προϊόντος. Η αποδοτικότητα των βακτηρίων και οι πρόοδοι της μοριακής βιολογίας έχουν οδηγήσει σήμερα στο να παράγουμε εξαιρετικά περίπλοκες φαρμακευτικές ενώσεις που θα απαιτούσαν πολλά βήματα αν έπρεπε να παραχθούν με τη βοήθεια συνθετικής χημείας. Δεν είναι όμως μόνο παραγωγοί φαρμάκων τα βακτήρια. Υπό κατάλληλες συνθήκες μπορούν να παράσχουν και ενέργεια. Μεθάνιο, υδρογόνο και βιοκαύσιμα από τη σκληρή εργασία των βακτηρίων είναι ήδη σε βιομηχανική παραγωγή, ενώ πειραματικά και σε μικρή κλίματα παράγεται και ηλεκτρισμός.

Η μεγάλη όρεξη και η ευρύτατη γκάμα των ουσιών που μπορούν να καταναλώσουν τα βακτήρια αξιοποιείται τις τελευταίες δύο δεκαετίες για οικολογικούς σκοπούς. Οπως προαναφέρθηκε, οπουδήποτε στη Γη και αν ψάξει κανείς θα βρει βακτήρια και αυτά θα τρέφονται με οτιδήποτε υπάρχει στη συγκεκριμένη περιοχή. Οι ερευνητές έχουν εντοπίσει βακτήρια που μεταβολίζουν πετρελαϊκά προϊόντα και τα οποία χρησιμοποιούνται για καθαρισμό πετρελαιοκηλίδων, αλλά και είδη βακτηρίων τα οποία τρέφονται με τα απόβλητά μας και αξιοποιούνται στα φίλτρα βιολογικού καθαρισμού. Αξίζει δε να σημειωθεί ότι από τη σύζευξη του καθαρισμού των αστικών λυμάτων και της παραγωγής βιοκαυσίμων έχουμε με έναν σμπάρο δυο τρυγόνια.

Μπορεί τα βακτήρια να ζουν παντού στον πλανήτη, αλλά δεν ζουν όλα τα είδη βακτηρίων σε όλα τα σημεία. Τα είδη των βακτηρίων που υπάρχουν στο χώμα μιας περιοχής ή στο νερό μιας άλλης σχετίζονται απολύτως με τις συνθήκες (θερμοκρασίας, pH, τροφικών δεδομένων) που επικρατούν. Η τεράστια πρόοδος στην αποκωδικοποίηση των γονιδιωμάτων (μικροοργανισμών και όχι μόνο) που έχει λάβει χώρα τις τελευταίες δύο δεκαετίες είχε ως αποτέλεσμα να μπορούν οι ερευνητές να δημιουργούν το μικροβιακό προφίλ κάθε περιοχής. Και το μικροβιακό προφίλ αποδεικνύεται τόσο συγκεκριμένο ώστε να έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται από τις αστυνομικές αρχές για την εύρεση της θέσης όπου διαπράχθηκε ένα έγκλημα. Με δεδομένο μάλιστα ότι ο κάθε άνθρωπος διαθέτει το δικό του χαρακτηριστικό βακτηριακό προφίλ, οι εγκληματολόγοι θεωρούν ότι σύντομα αυτό θα μπορεί να αξιοποιηθεί για τον εντοπισμό των δραστών εγκληματικών ενεργειών.

ΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ

17-20
βακτήρια ανά τετραγωνικό εκατοστό υπάρχουν στο τηλέφωνο του σπιτιού μας

900
βακτήρια ανά τετραγωνικό εκατοστό υπάρχουν στο τηλέφωνο του γραφείου μας

20
βακτήρια ανά τετραγωνικό εκατοστό υπάρχουν στο ποντίκι του υπολογιστή μας

480
βακτήρια ανά τετραγωνικό εκατοστό υπάρχουν στο ποντίκι του υπολογιστή του γραφείου μας