Αν η Wenjun Zhang του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ πετύχει το σκοπό της, κανείς δεν θα χρειαστεί να βουρτσίζει τα δόντια του ή να χρησιμοποιεί οδοντικό νήμα ξανά.
Η Zhang, καθηγήτρια χημικής και βιομοριακής μηχανικής, προσπαθεί να διακρίνει τα υγιή βακτήρια στο στόμα μας από τα ανθυγιεινά βακτήρια — αυτά που προκαλούν τερηδόνα — ώστε να αυξήσει την αναλογία των πρώτων και να προωθήσει ένα προβιοτικό μικροβίωμα στο στόμα.
Το μικροβιοκτόνο του στόματός μας αποτελείται από εκατοντάδες διαφορετικά είδη βακτηρίων, πολλά από τα οποία σχηματίζουν μια κοινότητα που προσκολλάται στα δόντια και σχηματίζει πλάκα. Προηγούμενες μελέτες έχουν επικεντρωθεί σε ποια από αυτά τα είδη σχετίζονται με την τερηδόνα, παράγοντας οξύ που διαβρώνει το σμάλτο των δοντιών. Ωστόσο, οι ερευνητές έχουν διαπιστώσει ότι κάθε είδος δεν είναι ομοιόμορφα καλό ή κακό — τα μεμονωμένα είδη μπορούν να έχουν εκατοντάδες διαφορετικές ποικιλίες, που ονομάζονται στελέχη, οι οποίες διαφέρουν ως προς τις ιδιότητες που προάγουν την τερηδόνα.
Αντί να επικεντρωθούν στα είδη ή τα στελέχη, η Zhang και η ομάδα της σαρώνουν τις αλληλουχίες DNA όλων των βακτηρίων στο στόμα — το μεταγονιδίωμα — αναζητώντας συστάδες γονιδίων που σχετίζονται με την τερηδόνα.
Σε ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences, η ίδια και οι συνεργάτες της ανέφεραν την ανακάλυψη μιας τέτοιας συστάδας γονιδίων που παράγει δύο μόρια τα οποία μαζί βοηθούν την κοινότητα των βακτηρίων του στόματος — καλών και κακών — να κολλήσουν μεταξύ τους και να σχηματίσουν ένα ισχυρό βιοφίλμ στα δόντια.
Βρήκαν αυτό το σύμπλεγμα γονιδίων σε μερικά, αλλά όχι σε όλα τα στελέχη αρκετών γνωστών κακών παραγόντων στο στόμα, συμπεριλαμβανομένου του Streptococcus mutans — του κύριου "κακού" στην τερηδόνα. Η Zhang βλέπει μια ευκαιρία να ενσωματώσει αυτό το σύμπλεγμα γονιδίων σε καλά βακτήρια για να τα βοηθήσει να προσκολληθούν καλύτερα στα δόντια και να εκδιώξουν τα βακτήρια που παράγουν οξέα και ανοίγουν το δρόμο για την τερηδόνα.
«Συγκεκριμένα στελέχη που ανήκουν στο ίδιο είδος μπορούν να είναι παθογόνα ή συμβιωτικά ή ακόμη και προβιοτικά», είπε η Zhang. «Αφού κατανοήσουμε καλύτερα τη δραστηριότητα αυτών των μορίων και τον τρόπο με τον οποίο μπορούν να προωθήσουν τον σχηματισμό ισχυρού βιοφίλμ, μπορούμε να τα εισαγάγουμε στα καλά βακτήρια, ώστε τα καλά βακτήρια να μπορούν πλέον να σχηματίζουν ισχυρά βιοφίλμ και να υπερισχύουν όλων των κακών».
Ο ρόλος των μεταβολιτών
Το σύμπλεγμα γονιδίων ανακαλύφθηκε μέσω αναζήτησης σε μια ηλεκτρονική βάση δεδομένων με μεγάλο αριθμό μεταγονιδιωματικών αλληλουχιών των μικροβιακών κοινοτήτων στο στόμα εθελοντών. Η μεταπτυχιακή φοιτήτρια του Berkeley McKenna Yao πραγματοποίησε μια στατιστική ανάλυση για να εντοπίσει τα σύμπλεγματα που σχετίζονται με τις στοματικές παθήσεις και στη συνέχεια καλλιέργησε τα βακτήρια για να αναλύσει και να προσδιορίσει τους μεταβολίτες που παράγονται από αυτά τα σύμπλεγματα.
Οι μεταβολίτες είναι μικρά μόρια που αποτελούνται από μικρά νήματα αμινοξέων — πεπτίδια — και λιπαρά οξέα ή λιπίδια. Το ένα μόριο λειτουργεί σαν κόλλα, βοηθώντας τα κύτταρα να συσσωματωθούν σε σταγόνες, ενώ το άλλο λειτουργεί περισσότερο σαν κορδόνι, επιτρέποντάς τους να σχηματίσουν αλυσίδες. Μαζί δίνουν στα βακτήρια την ικανότητα να δημιουργούν κοινότητες — την κολλώδη ουσία στα δόντια σας — αντί να επιπλέουν μόνα τους.
«Ψάχνουμε για κάτι που σχετίζεται με την τερηδόνα, με την ασθένεια. Αν κάποια μέρα μπορέσουμε να αποδείξουμε ότι, υπό ορισμένες συνθήκες, αυτό είναι πραγματικά ένα κακό μόριο που πρέπει να αποτρέψουμε, θα μπορούσαμε να αναπτύξουμε γενετικούς ή χημικούς αναστολείς για να αναστείλουμε την παραγωγή τους, έτσι ώστε, ελπίζουμε, τα βακτήρια να μην τα παράγουν και να έχετε λιγότερες τερηδόνες», είπε η Zhang. «Εν τω μεταξύ, εξετάζουμε και άλλα μόρια που σχετίζονται με την υγεία, επιτρέποντας μια απλή στρατηγική για την άμεση μηχανική τροποποίηση των μικροβίων ώστε να παράγουν περισσότερα από αυτά».
Ένα είδος βακτηρίων που θα μπορούσε να ενισχυθεί είναι το Streptococcus salivarius, το οποίο φαίνεται να προάγει την στοματική υγεία και προς το παρόν διατίθεται στην αγορά ως στοματικό προβιοτικό. Δυστυχώς, ακόμη και αν αποδειχθεί ότι είναι προβιοτικό, δεν σχηματίζει ισχυρό βιοφίλμ που προσκολλάται στα δόντια και διαλύεται γρήγορα. Η Zhang δείχνει την προσθήκη ισχυρών μορίων που σχηματίζουν βιοφίλμ στο S. salivarius για να διαπιστωθεί αν τα βακτήρια μπορούν να λειτουργήσουν καλύτερα ως προβιοτικά.
«Το μελλοντικό μας έργο θα είναι να δημιουργήσουμε έναν ευρύ χάρτη της συλλογής αυτών των εξειδικευμένων μεταβολιτών, για να εξετάσουμε συνολικά τι παράγει αυτή η δυναμική, πολύπλοκη κοινότητα στα δόντια σας», είπε η Zhang.
