Choć to bakterie od lat stoją w centrum badań nad próchnicą i zapaleniem dziąseł, coraz więcej dowodów wskazuje, iż równie istotną – a być może kluczową – rolę w ich rozwoju odgrywają wirusy. Zespół kierowany przez dr. Shareefa Dabdouba z University of Iowa College of Dentistry rozpoczyna systematyczne mapowanie tzw. wiriomu jamy ustnej, otwierając nowy rozdział w stomatologii molekularnej.
Nie ma żadnych wątpliwości, iż bakterie odgrywają istotną rolę w rozwoju głównych chorób jamy ustnej – zarówno próchnicy, jak i zapalenia dziąseł. Zostało to wielokrotnie udowodnione w badaniach naukowych.
Jak twierdzi jednak dr Shareef Dabdoub – adiunkt w Katedrze Periodontologii Wydziału Stomatologii Uniwersytetu Iowa – równie duże znaczenie w etiologii tych schorzeń mogą mieć wirusy. W 2024 r. badacz otrzymał grant National Institutes of Health (NIH) na analizę wiriomu jamy ustnej, czyli ogromnej populacji wirusów zasiedlających ten obszar.
Mikrobiom jamy ustnej jest już dobrze poznany pod kątem bakterii, ale jego komponent wirusowy wciąż pozostaje w dużej mierze niezbadany. – Wirusy były pomijane głównie dlatego, iż są trudne do badania. W przeciwieństwie do bakterii, które można hodować i identyfikować dzięki uniwersalnym markerom genetycznym, wirusy takich markerów nie mają. Do niedawna brakowało także technologii pozwalających badać je na dużą skalę – tłumaczy naukowiec.
Sekwencjonowanie i jego ograniczenia
Postęp dokonany w ostatnich latach w sekwencjonowaniu wysokoprzepustowym – technologii umożliwiającej jednoczesny odczyt milionów fragmentów DNA w krótkim czasie – umożliwia w tej chwili pełniejsze poznanie materiału genetycznego obecnego w próbkach jamy ustnej, jednak badania przez cały czas napotykają trudności.
– Gdy sekwencjonujemy ślinę lub płytkę nazębną, większość uzyskanych danych to DNA człowieka. Możemy stracić choćby 90% informacji już na etapie jego odfiltrowywania. A wirusy stanowią jedynie około 5-10% procent biomasy, więc każdy fragment danych ma znaczenie – podkreśla dr Dabdoub.
Mimo to wstępne wyniki sugerują, iż wirusy – zwłaszcza bakteriofagi (inaczej fagi, czyli wirusy atakujące bakterie) – mogą odgrywać kluczową rolę w równowadze mikrobiologicznej jamy ustnej. – Widzimy zmiany w składzie populacji wirusów między stanem zdrowia a chorobą. Niektóre wirusy częściej występują w chorobach przyzębia, ale nie wiemy jeszcze, jak dokładnie wpływają na ich przebieg – informuje badacz.
Bakteriofagi jako potencjalna metoda terapii
W jednej próbce pobranej z jamy ustnej zespół dr. Dabdouba potrafi zidentyfikować tysiące wirusów – około dziesięć razy więcej niż typowo spotykanych gatunków bakterii.
– Walka bakterii z wirusami trwa znacznie dłużej niż nasza walka z bakteriami. Bakterie wykształciły systemy obronne przeciwko fagom, a fagi rozwinęły mechanizmy ich przełamywania. Zrozumienie tych interakcji może otworzyć nowe drogi leczenia – mówi ekspert.
Jednym z najbardziej obiecujących kierunków jest terapia fagowa, czyli wykorzystanie wirusów do zwalczania bakterii chorobotwórczych. – Wiele antybiotyków działa szerokospektralnie, niszcząc zarówno szkodliwe, jak i pożyteczne bakterie – wyjaśnia dr Dabdoub. – Fagi są natomiast bardzo swoiste. jeżeli uda się wskazać te, które atakują bakterie związane z chorobą, możliwe będzie przywracanie równowagi mikrobiologicznej przy mniejszych działaniach niepożądanych.
Sztuczna inteligencja w służbie stomatologii
Analiza ogromnych zbiorów danych metagenomicznych wymaga zaawansowanych narzędzi obliczeniowych, w tym uczenia maszynowego. – Metody deep learningu są niezwykle przydatne w identyfikacji genomów wirusowych – mówi dr Dabdoub. – Wirusy gwałtownie ewoluują i często przejmują geny od bakterii, dlatego tradycyjne porównania z bazami danych są niewystarczające. Algorytmy potrafią jednak wykrywać wzorce i przewidywać, które sekwencje należą do wirusów, choćby tych dotąd nieznanych.
Zespół wykorzystuje również modele zespołowe do przewidywania relacji wirus-gospodarz, co stanowi klucz do zrozumienia potencjału terapeutycznego fagów. W przyszłości badacz planuje łączyć dane genomowe, transkryptomiczne, białkowe i metaboliczne, aby uzyskać pełny obraz procesów chorobowych. – Wiriom jamy ustnej to nowy przedmiot badań. Dopiero zaczynamy rozumieć jego złożoność, ale potencjalny wpływ na opiekę nad pacjentem może być ogromny – podsumowuje naukowiec.
Źródło: https://dentistry.uiowa.edu
Zapewnienie odpowiedniego poziomu zdrowia jamy ustnej, prawidłowa dieta oraz odstawienie przez pacjenta używek, zwłaszcza papierosów i alkoholu – to najskuteczniejsze metody modulacji mikrobiomu jamy ustnej. – W tym zakresie trzeba mieć absolutnie kompleksowe podejście. Nie ma jednego cud-produktu, który można zaproponować pacjentom i uzyskać efekt. Tak się niestety nie da – mówi dr n. med. Ewa Rusyan, specjalistka stomatologii ogólnej i periodontologii, adiunkt w Zakładzie Stomatologii Zachowawczej WUM, ekspertka z zakresu m.in. ubytków niepróchnicowego pochodzenia, geriatrii i epidemiologii.
