Meraların Mikroskobik Kuşatması: Babesia ovis ve Geleceğin Aşıları

Bahar aylarında canlanan meralar, küçükbaş hayvancılık için bereket demektir. Ancak aynı meralar, keneler aracılığıyla bulaşan önemli bir paraziter hastalığın da kaynağı olabilir. Babesia ovis, koyunların alyuvarlarına yerleşerek ateş, anemi, sarılık ve ağır vakalarda hemoglobinüriye yol açabilen bir protozoondur. Peki bu mikroskobik parazit eritrositleri nasıl ele geçiriyor? Ve neden hâlâ sahada güvenle kullanılabilen standart bir aşısı yok?

"Saha gözlemi: Deriye tutunarak beslenen ve patojen bulaşında vektörlük görevi üstlenen bir kene enfestasyonu. (Fotoğraf: Yusuf M. Demirhan)"

Merhaba! Ben Yusuf M. Demirhan. Ankara Üniversitesi Veteriner Fakültesi 2. sınıf öğrencisiyim. Bu yazıda B. ovis'in eritrosit istilasını ve modern biyoteknolojinin gelecekteki aşı çalışmalarına sunduğu olanakları inceleyeceğiz.

Merozoit Eritrosite Nasıl Giriyor?

Kene aracılığıyla konağa ulaşan Babesia yaşam evreleri, enfeksiyonun ilerleyen aşamalarında eritrositleri hedefler. Merozoitin hücreye girişi birkaç temel aşamada gerçekleşir.

İlk olarak yüzey teması kurulur. Merozoitin yüzeyindeki Merozoit Yüzey Antijenleri (MSA) ve diğer adezyon proteinleri, eritrositle etkileşimin başlamasında rol oynar. Ardından parazit apikal ucunu eritrosite yönlendirir. Mikronem ve roptri gibi apikal organeller, hücreye tutunma ve girişte görev alan proteinleri salgılar. Sonraki aşama hücreye giriştir. RAP-1 gibi roptri ile ilişkili proteinler, Babesia türlerinde eritrosit istilasıyla bağlantılı önemli adaylardır. Parazitin aktin-miyozin temelli hareket sistemi de bu süreçte rol oynar. B. ovis'te bu mekanizmanın tüm ayrıntıları ise hâlâ araştırılmaktadır.

Eritrositin içine giren parazit çoğalır. Enfekte hücrelerin parçalanmasıyla yeni parazitler serbest kalır ve diğer eritrositleri enfekte eder. Eritrosit kaybının artması ise anemi, doku oksijenlenmesinde bozulma ve ağır vakalarda hemoglobinüri gibi sonuçlara yol açabilir. Peki Neden Hâlâ Aşı Yok?

Sorunun tek bir cevabı yok. B. ovis için etkili bir aşının geliştirilmesini zorlaştıran birkaç önemli faktör bulunuyor.

Mera ortamında otlayan küçükbaş sürüsü; kene popülasyonu ve paraziter enfeksiyon riskinin en yoğun olduğu alanlar. (Fotoğraf: Yusuf M. Demirhan)

Canlı Aşıların Sınırlılıkları

Geçmişte canlı parazit materyaline dayanan deneysel aşılar araştırıldı. Ancak bu yaklaşım; üretim, standardizasyon, biyogüvenlik ve taşıyıcılık açısından çeşitli sorunlar taşıyor.

Bu nedenle araştırmacılar daha kontrollü ve standardize edilebilir rekombinant ve hesaplamalı aşı yaklaşımlarına da yöneliyor.

Antijenik Çeşitlilik

Parazitin yüzey proteinleri bağışıklık sistemi için önemli hedeflerdir. Ancak bu proteinlerdeki genetik farklılıklar, tek bir aşı adayının farklı parazit popülasyonlarına karşı aynı düzeyde koruma sağlamasını zorlaştırabilir. Bu sebeple araştırmacılar, değişken bölgelerin yanında farklı popülasyonlarda daha fazla korunmuş olabilecek protein bölgelerini de araştırıyor.r.

Karmaşık Bağışıklık

Babesioziste bağışıklık mekanizmaları oldukça karmaşıktır. Enfeksiyon sonrasında parazitin tamamen ortadan kaldırılması her zaman gerçekleşmeyebilir. Bazı durumlarda düşük düzeyde parazit varlığıyla birlikte koruyucu bir bağışıklık gelişebilir. Bu nedenle başarılı bir aşının yalnızca antikor üretmesi değil, parazit çoğalmasını ve hastalığın şiddetini sınırlandırabilecek uygun bir bağışıklık yanıtı oluşturması gerekir.

Geleceğin Aşıları Bilgisayarda Tasarlanabilir mi?

İşte burada ters aşıbilim (reverse vaccinology) devreye giriyor.

Bu yaklaşımda parazitin genom ve protein verileri bilgisayar ortamında taranarak potansiyel aşı hedefleri belirlenebilir. MSA ve RAP-1 gibi eritrosit istilasıyla ilişkili proteinler de bu açıdan araştırılabilecek adaylar arasındadır. Bir sonraki adımda farklı proteinlerden seçilen B ve T hücresi epitopları, tek bir çok-epitoplu aşı tasarımında birleştirilebilir

AlphaFold gibi yapay zekâ destekli araçlar ise aday proteinlerin üç boyutlu yapılarının tahmin edilmesine yardımcı olabilir. Moleküler docking ve benzeri hesaplamalı yöntemlerle adayların özellikleri laboratuvar çalışmalarından önce incelenebilir.

Ancak önemli bir nokta var:

Bilgisayar ortamında başarılı görünen bir aşı adayı, henüz etkili bir aşı değildir.

Gerçek koruyuculuk; laboratuvar, immünolojik ve uygun hayvan deneyleriyle doğrulanmalıdır. Hesaplamalı biyolojinin asıl gücü, çok sayıdaki aday arasından araştırmaya değer olanları daha hızlı belirlemektir.

Meradan Laboratuvara, Laboratuvardan Tekrar Meraya

Babesia ovis ile mücadele yalnızca bir parazitoloji problemi değildir. Veteriner hekimlik; moleküler biyoloji, immünoloji, genomik ve biyoinformatikle birleşerek yeni çözümler arıyor.

Kene kontrolü, sürü yönetimi ve erken tanının yanında gelecekte geliştirilecek güvenli aşılar da babesiozisin kontrolüne katkı sağlayabilir. Belki de geleceğin aşısı, paraziti yalnızca öldürmeye çalışmak yerine onun hücreye girişte kullandığı moleküler anahtarı hedefleyecek. Çünkü modern veteriner hekimliğin geleceği yalnızca hastalığı tedavi etmekte değil, hastalığın moleküler zayıf noktasını önceden bulabilmekte yatıyor. Peki sizce Babesia ovis gibi kene kaynaklı etkenlerle mücadelede geleceğin aşısı neyi hedeflemeli? Referanslar:

• ​Uilenberg, G. (2006). Babesia—A historical overview. Veterinary Parasitology, 138(1-2), 3–10. https://doi.org/10.1016/j.vetpar.2006.01.035

• ​Schnittger, L., Rodriguez, A. E., Florin-Christensen, M., & Morrison, D. A. (2012). Babesia: A world emerging. Infection, Genetics and Evolution, 12(8), 1788–1830. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2012.07.004

​• Sevinc, F., Sevinc, M., Ekici, O. D., Uzlu, E., & Aydin, M. F. (2007). Babesia ovis infections in sheep: Evaluation of the haematological and biochemical profiles. Bulletin of the Veterinary Institute in Pulawy, 51(2), 255–259.

• ​Suarez, C. E., & Noh, S. (2011). Emerging concepts in the molecular basis of Babesia pathogenesis and virulence. Trends in Parasitology, 27(8), 341–349. https://doi.org/10.1016/j.pt.2011.03.003

​• Suarez, C. E., McElwain, T. F., Stephens, E. B., Mishra, V. S., & Palmer, G. H. (1998). Sequence conservation among Babesia bovis rhoptry-associated protein-1 (RAP-1) multicopy genes: Defined by neutralization-sensitive epitopes. Molecular and Biochemical Parasitology, 97(1-2), 193–204. https://doi.org/10.1016/S0166-6851(98)00155-2

​• Aktas, M., Altay, K., & Dumanli, N. (2007). Molecular detection and identification of Babesia and Theileria species in sheep and goats in Turkey. Veterinary Parasitology, 144(1-2), 167–170. https://doi.org/10.1016/j.vetpar.2006.09.030

​• Mosqueda, J., Rodriguez, E., & Florin-Christensen, M. (2012). Babesia erythrocyte invasion: Mechanisms and antigens. Pathogens, 1(2), 112–133. https://doi.org/10.3390/pathogens1020112

​• Rappuoli, R., Bottomley, M. J., D'Oro, U., Finco, O., & De Gregorio, E. (2016). Reverse vaccinology 2.0: Human immunology instructs vaccine antigen design. The Journal of Experimental Medicine, 213(4), 469–481. https://doi.org/10.1084/jem.20151960

​• Duan, Y., Xie, J., Wang, Y., & Liu, Q. (2022). Reverse vaccinology for Babesia vaccine development: Current status and prospects. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 12, 915234. https://doi.org/10.3389/fcimb.2022.915234

​• Jumper, J., Evans, R., Pritzel, A., Green, T., Figurnov, M., Ronneberger, O., ... & Hassabis, D. (2021). Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold. Nature, 596(7873), 583–589. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03819-2