Bakteriler, hızlı büyüme yeteneğine sahip, her yerde bulunan mikroskobik organizmalardır. Laktik asit bakterileri (LAB) gibi faydalı türler bağırsak sağlığını ve gıda korumasını desteklerken, Escherichia coli ve Staphylococcus aureus gibi patojenik bakteriler ciddi enfeksiyonlara yol açabilir. Bu zararlı mikroplar, sağlığı tehdit eden toksinler ve enzimler üretir ve giderek artan şekilde geleneksel antibiyotiklere karşı direnç gösterirler.
Son yıllarda bilim insanları, patojenik bakterilerle mücadele etmek için alternatif yaklaşımlar araştırmaktadır. Bu yaklaşımlar arasında, bakteriyel hücre duvarlarını parçalayan enzimler olan endolizinler öne çıkmıştır. Genellikle bakteriyofajlardan veya genetiği değiştirilmiş mikroplardan elde edilen bu proteinler, patojenleri hedeflemede özgüllük sunar. Ancak, yaygın kullanımları; yüksek üretim maliyetleri, depolama veya dolaşım sırasında kararsızlık ve enzimatik bozulmaya karşı hassasiyet gibi zorluklarla sınırlıdır.
Bu araştırma boşluğunu gidermek için, Kore’deki Pusan Ulusal Üniversitesi’nden araştırmacılar, hücreler tarafından salınan ve proteinler veya nükleik asitler gibi biyolojik olarak aktif molekülleri taşıyan zarla çevrili nanopartiküller olan ekstrasellüler veziküllere (EV) odaklandılar. Araştırmacılar, LAB kaynaklı EV’leri, yüzeylerinde patojene özgü endolizinler taşıyacak şekilde tasarladılar.
Araştırma bulguları, 15 Mayıs 2025’te Chemical Engineering Journal’da yayımlandı. Çalışmada, Lacticaseibacillus paracasei’den elde edilen EV’lerde bulunan yeni bir yüzey proteinini keşfetme ve uygulama süreci anlatılıyor.
Çalışmalarında, bilim insanları ilk olarak laboratuvarda bir LAB türü olan L. paracasei (LP) bakterisini kültürledi ve ardından EV’leri yüksek hızlı santrifüj ve izolasyon teknikleriyle topladı. Sonrasında, EV’lere bağlı protein fraksiyonu kapsamlı bir proteomik analize tabi tutuldu. Proteinlerin işlevlerini haritalamak için ileri biyoinformatik araçlar kullanılarak yapılan deneylerde, ekip LP kaynaklı EV’lerle ilişkili 13 yüzey proteinini (SDP) tanımladı.
Çalışmanın önemini açıklayan Prof. Kim, “Bugüne kadar, LAB türlerinin EV’lerinden herhangi bir SDP karakterize edilmemişti. Şimdi, grubumuz ilk kez L. paracasei’nin ekstrasellüler veziküllerinden elde edilen LP-SDP3 adlı yeni bir SDP’yi tanımladı. Ayrıca, SDP3’e homolog proteinlerin E. coli ve diğer LAB türlerinde de bulunduğunu ve SDP işlevinin bu türler arasında korunduğunu gözlemledik” diyor.
Bulgularından ilham alan araştırmacılar, bir adım daha ileri giderek, S. aureus bakterilerini spesifik olarak hedefleyen PlyF307SQ-8C adlı endolizini, LP-SDP3 ile EV’lere entegre etti. Dikkat çekici bir şekilde, LP-SDP3 proteini aracılığıyla PlyF307SQ-8C sergileyen bu EV’ler, S. aureus’u seçici olarak hedefleyip ortadan kaldırabildi. Ayrıca, bu tasarlanmış EV’ler sıcaklık ve pH değişikliklerine karşı dirençliydi, antimikrobiyal direnç oluşturmuyordu ve saf PlyF307SQ-8C endolizine kıyasla benzer bir güvenlik profili sergiliyordu.
“LAB kaynaklı tasarlanmış EV’ler büyük ölçekte üretilebilir ve pahalı protein saflaştırma teknolojilerine olan ihtiyacı azaltır,” diyor Prof. Kim. “5 ila 10 yıl içinde, bu araştırma enfeksiyonları tedavi etme, gıdaları koruma ve biyolojik tedaviler üretme şeklimizi değiştirebilir—antibiyotiklerden uzaklaşıp güvenli, akıllı ve sürdürülebilir biyomühendislik alternatiflerine yönelebiliriz.”
Sonuç olarak, LP-SDP3 proteininin tanımlanması ve yeni, güvenli ve etkili bir EV tabanlı platformun geliştirilmesinde kullanılması, antibakteriyel tedavilerin geleceğini dönüştürebilir.
