Ett forskningsprojekt lett av Bengt Guss, SLU, har studerat proteiner som bildas av kvarkabakterien Streptococcus equi. Syftet med forskningen är att skapa kunskap för att kunna utveckla förebyggande behandlingar mot kvarka – förhoppningsvis ett vaccin.
Kvarka är en allvarlig smittsam sjukdom som drabbar hästar. Kvarka orsakas bakterien Streptococcus equi underart equi.
Bakterien tar sig in via hästens nos eller mun där den når slemhinnan i de övre luftvägarna. Från slemhinnan sprider sig bakterien via det lymfatiska systemet till lymfknutorna i hästens huvud och hals. Där förökar sig bakterierna snabbt vilket leder till en kraftig inflammation, feber och svullnad.
Forskargruppen vid SLU har under många år studerat bakterien som orsakar kvarka för att förstå vilka sjukdomsframkallande egenskaper den har. Med grundvetenskaplig kunskap om bakteriens egenskaper och hur de påverkar hästen kan man bättre kan förstå hur kvarkainfektionen går till.
Bildar proteiner som är viktiga för sjukdomsutvecklingen
Forskarnas förhoppning är att resultat från studierna kan bidra till utvecklingen av ett vaccin för att förhindra kvarka. Vilka tänkbara egenskaper kan då vara intressanta att studera? En sjukdomsframkallande bakterie måste producera någon eller några faktorer som gör att den till exempel kan fästa sig till olika strukturer i hästens vävnad och dessutom påverka hästens immunförsvar.
Tidigare forskning har visat att kvarkabakterierna kan producera proteiner som binder specifikt till vävnad eller proteiner i hästens blod. Denna typ av proteiner kan antingen sitta förankrade i bakteriens cellvägg eller skickas ut från bakterien i den närliggande miljön. I detta projekt har forskarna fortsatt att identifiera och studera olika bakteriella proteiner som interagerar med olika proteiner i hästen.
Nyupptäckta proteiner kan användas för att skydda
Under projekttiden har forskargruppen identifierat ett antal hittills okända bakterieproteiner vilka antingen sitter på bakteriens cellyta eller transporteras ut i den omgivande miljön.
En grupp av sju olika proteiner som till viss del liknar kollagen identifierades. De sitter förankrade på bakteriecellytan. Vilken roll de spelar i infektionsprocessen är inte helt klart.
Vid undersökning av blodsera från hästar som tidigare haft kvarka visade det sig att de flesta hästarna hade förhöjda antikroppsvärden mot alla de sju proteinerna. Det talar för att proteinerna produceras av bakterierna under en infektion. Vid immuniseringsförsök på möss användes ett av dessa proteiner samt några tidigare studerade proteiner, varpå mössen utsattes för en experimentell infektion av streptokockbakterier. Resultaten visade att immunisering med olika proteiner hade en viss skyddseffekt och att denna effekt var större om man kombinerade flera streptokockproteiner med varandra.
En annan grupp av sex bakterieproteiner identifierades också. Proteinerna visade sig antingen binda till kollagen eller fibronektin, som ingår i det strukturella nätverket i bindväv. Vissa av bakterieproteinerna kunde påverka däggdjurscellers förmåga att interagera med detta nätverk. Denna egenskap skulle kunna vara av betydelse för hur ödembildningen sker vid en inflammation.
Ett annat streptokockprotein som identifierades och studerades visade sig specifikt kunna klyva sönder antikroppar. Antikroppar är av central betydelse i det immunologiska försvaret där de t.ex. märker upp främmande bakterier för att vita blodkroppar effektivt ska kunna bekämpa dem. En bakteries förmåga att klyva sönder antikroppar är därför en egenskap som förmodligen spelar en roll i streptokockbakteriens strategi att skydda sig mot immunförsvaret.
Streptokockproteinerna renades fram och testades
I projektet användes flera olika molekylärbiologiska metoder. Streptokockproteinerna identifierades först via sökningar i en databas (www.sanger.ac.uk) över sekvenser hos streptokockbakteriens arvsmassa. Generna som kodar för proteinerna klonades och uttrycktes i E. coli. Efter rening av proteinerna studerades deras bindningsegenskaper eller antikroppsklyvande aktivitet. Proteinerna användes också för att mäta antikroppsnivåer i sera från hästar med ELISA-teknik. Genom immunisering av möss studerades om streptokockproteinerna skyddade mot experimentell infektion. I försöken att studera hur proteinerna påverkar däggdjurscellers förmåga att interagera med nätverket i bindväv användes ett cellsystem.
Försöker utveckla vaccin mot kvarka
Ett antal hittills okända streptokockproteiner identifierades i projektet. Vissa av proteinerna interagerar specifikt med värden. De påverkar förmodligen bakteriens förmåga att binda sig till strukturer och kolonisera värden. Andra proteiner kan förmodligen också påverka miljön runt den infekterade vävnaden när de väl bundit. Det kan kanske styra hur lätt vita blodkroppar kan nå fram till infektionshärden.
