Термальні «рації» проінструктують бактерії про доставку ліків і дадуть їм команду на самознищення

Американські біоінженери створюють нового помічника в боротьбі з онкологічними та іншими захворюваннями кишечника — генетично модифіковані бактерії, які випускають лікарські препарати прямо в пухлину або в іншій потрібній зоні ураженого органу.

Нещодавно дослідники з Каліфорнійського технологічного інституту в ході експериментів на лабораторних мишах продемонстрували, як в один прекрасний день лікарі зможуть контролювати своєрідні «терапевтичні» бактерії допомогою регулювання температури навколо них. Подібне температурне управління призведе до того, що мікроорганізми в потрібний час і в потрібному місці виділять ліки, а потім зможуть навіть самоліквідуватися.

План наступний: спроектовані бактерії введуть в організм пацієнта. Потім медик «проінструктує» мікроорганізм, щоб той виділив ліки саме в потрібній області тіла і ніде більше. Для цього лікар буде використовувати ультразвук, щоб обережно нагріти ділянку тканини пацієнта.

«Ми можемо змінити бактерії таким чином, щоб вони діяли як спеціальні агенти, які борються з хворобами в організмі людини», — говорить в прес-релізі дослідник Михайло Шапіро (Mikhail Shapiro) з Каліфорнійського технологічного інституту. Зазначимо, що основна мета досліджень лабораторії Шапіро — створення нових шляхів для візуалізації та контролю клітин (бактеріальних клітин і клітин людини) у лікувальних цілях.

Стратегія використання спроектованих бактерій для боротьби з різними захворюваннями — частина зростаючої галузі медицини під назвою мікробна терапія. Вона показує багатообіцяючі результати на тваринних моделях і навіть на людину. Наприклад, попередні дослідження продемонстрували, що деякі бактерії можуть легко пробираються до місця пухлини. З тієї причини, що вони воліють середовище з низьким вмістом кисню, характерну для такого утворення.

Наукові роботи також показали, що подібні бактерії можуть бути направлені для виділення ліки з гемолизином прямо в пухлину, яка таким чином буде зруйнована.

Інші дослідження показали, що бактерії, введені в кишечник, можуть випускати молекули для послаблення запальних процесів. Але є одне важливе «але»: всі ці корисні мікроорганізми можуть виявитися і в інших частинах тіла, а не тільки в тканинах-«мішенях».

Метод, розроблений Шапіро, вирішує цю проблему за допомогою особливого механізму, за допомогою якого бактерію можна «проінструктувати», щоб та «відвезла» ліки в конкретне певне місце.

Ідея полягає в тому, що генетично спроектована бактерія активує свою терапевтичну програму при певній температурі. Останній команда «ключ на старт» буде дана за допомогою ультразвуку. Сучасні інструменти дозволяють обережно нагріти потрібну ділянку тканини з точністю до міліметра.

Передбачається, що медик зможе ввести бактерій-помічників в організм пацієнта з онкологічним захворюванням і потім з допомогою фокусування ультразвуку на області пухлини «запустити» роботу бактерій.

«Ми здатні контролювати активність бактерій, що називається, в просторі і часі. Ми може навіть «спілкуватися» з ними і направляти їх, «пояснюючи» коли і де саме вони повинні зробити свою роботу», — пояснює член дослідницької групи Шапіро Мохамед Абеді (Mohamad Abedi).

Але дослідникам для створення терморегулируемих бактерій спочатку необхідно було відібрати кандидатів у генетичні «вимикачі» (які активуються залежно від температури). Вчені визначили двох претендентів: першим став білок бактерії сальмонелле, другим — білок бактеріального вірусу, який називають бактериофагом.

Потім дослідники використовували технологію білкової інженерії для формування потрібних білків в лабораторії та налаштовування їх температурних «перемикачів». Наприклад, білок сальмонели спочатку активувався при температурі від 42 до 44 градусів Цельсія. Використовуючи білкову інженерію, дослідники створили версію білка з активацією при 36-39 градусах Цельсія.

«Ми будуємо «рації» для клітин, які допоможуть нам слухати їх і навіть розмовляти з ними», — каже Шапіро.

Дослідження показує, що ці спроектовані бактерії, потрапивши в організм пацієнта, можуть бути запрограмовані на зупинку або навіть самоліквідацію, якщо температура пацієнта буде підніматися. Така реакція може сигналізувати про те, що лікування не працює. Отже, для пацієнта буде краще, якщо бактерія припинить свою рятувальну місію.

Крім того, дослідники продемонстрували й інше застосування технології. Вони показали, як бактерія може бути спроектована для знищення самої себе, як тільки вона покидає організм людини в процесі акту дефекації (це необхідно зробити, щоб не забруднювати воду в очисних спорудах і природі лікарськими препаратами).

Зниження температури за межами тіла «господаря» буде сигналізувати бактерії про те, що необхідно активувати генетичний «вимикач». Такий підхід також служить певним заспокоєнням для людей, які побоюються поширення змінених мікроорганізмів у навколишньому середовищі.

«Ми може використовувати ці термальні вимикачі у бактерій, щоб контролювати їх поведінку», — підсумовує Шапіро.

Дослідження було опубліковане в науковому виданні Nature Chemical Biology.

Best — новини для вас:

This entry was posted in Просто супер. Bookmark the permalink.

Comments are closed.