Virus a bakterie – lovec a jeho kořist. Brněnští vědci jako první nafotili útok bakteriofága
Vědci z Masarykovy univerzity na elektronovém mikroskopu nasnímali souboj prospěšných virů s bakterií rezistentní vůči antibiotikům. Viry infikují buňku vlastní DNA, namnoží se v ní a buňka pak exploduje. Scéna jako ze sci-fi hororu je ve skutečnosti rozmnožovací strategie virů – bakteriofágů. Útočí pouze na konkrétní bakterie a pro člověka nejsou nebezpečné. Naopak, jsou nadějí v boji s bakteriálními infekcemi rezistentními vůči antibiotikům.
Lucie Valentová začala v laboratoři CEITEC Masarykovy univerzity pipetovat roztok s bakteriemi rezistentními na antibiotika. Je v něm bakterie Pseudomonas aeruginosa, která může být pro pacienty s oslabenou imunitou až život ohrožující.
Poslechněte si reportáž Michala Šafaříka z laboratoře CEITEC Masarykovy univerzity v Brně
Pak ale do roztoku pipetou přidává ještě další tekutinu, která obsahuje bakteriofág JBD30. „Právě tento fág je schopný tuto bakterii napadat a ničit,“ vysvětluje Valentová.
Bakteriofág je vir, který vypadá jako zvláštní pavouk. Nahoře má dvacetistrannou hlavičku připomínající fotbalový míč, v níž je uloženo jeho DNA. Z hlavičky vede bičík a na jeho konci jsou háčky, které připomínají nožičky pavouka.
„A tyhle háčky fág využívá k tomu, aby se přichytil k bakteriální buňce,“ vysvětluje Lucie Valentová. Poté se v bakterii namnoží a zabije ji.
Zmrazit a fotit
Vědci z Masarykovy univerzity byli první, kdo tento proces nafotil. „Použili jsme k tomu kryo-elektronovou mikroskopii, pro kterou je ale potřeba vzorky zmrazit tekutým dusíkem,“ dodává vědkyně.
Tibor Füzik z CEITEC Masarykovy univerzity proto teď vzorek v tekutém dusíku zmrazil na -196 °C. „Voda by nám vadila v mikroskopu. Je tam vysoké vakuum, a kdyby se odpařila, zničila by vzorek,“ doplňuje na vysvětlenou.
Pak společně vstupujeme do místnosti, které dominuje víc než čtyřmetrová skříň – elektronový mikroskop. Tibor Füzik vkládá zmrazený vzorek do přihrádky, zavírá mikroskop a pak už míříme k monitoru.
Brněnští vědci takto do elektronového mikroskopu vložili desetitisíce zmražených vzorků a nafotili všechny fáze napadení bakterie bakteriofágem.
Lovec a kořist
Před sebou na obrázku máme takovou velikou kouli. „To je bakterie Pseudomonas aeruginosa,“ ukazuje Lucie Valentová na první fotce velkou kouli. „Z jejího povrchu vystupují takové drobné vlásenkové struktury, takzvané pily.“
Bakterie je používá jako jakési kotvy, kterými se přitahuje, a tak se pohybuje. „Toho využívají právě bakteriofágy – háčky na bičíku se fág zahákne za pily a v klidu počká, až si ho bakterie sama přitáhne ke svému povrchu,“ popisuje vědkyně a ukazuje na druhou fotografii.
Na té už je fág usazený na povrchu buňky. Už má ale prázdnou hlavičku, kde měl původně své DNA. „To znamená, že veškerá genetická informace z hlavičky už se přesunula dovnitř do buňky, fág ji infikoval a už ji využívá jako továrnu pro svou vlastní replikaci. Začíná se v ní množit,“ vysvětluje Lucie Valentová.
Rodící se nové bakteriofágy jsou na snímcích zachycené jako černé tečky umístěné porůznu uvnitř bakterie. „Jsou to hlavičky nových fágů, které se v buňce skládají, a nakonec ji roztrhnou a zabijí,“ upřesňuje výzkumnice.
Naděje pro člověka
Různé typy bakteriofágů by podle Tibora Füzika mohly být základem nových léků na bakteriální nemoci. „Byla by to spíše doplňková léčba u bakterií, které jsou rezistentní na všechna dosud známá antibiotika,“ vysvětluje.
Bakteriofágů se přitom podle vědců nemusíme bát. Nejsou totiž schopné infikovat lidské buňky, útočí jen na konkrétní bakterie. Možné léky s bakteriofágy by proto neohrožovaly ani na prospěšné bakterie ve střevech. Průjmy nebo podobné vedlejší účinky jako u antibiotik by u nich tedy nehrozily.
