Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • medtech
  • ММИФ-2018
  • Vitacoin

Терморегулируемые микробы научились доставлять лекарства

Софья Долотовская, N+1

Ученые из Калифорнийского технологического института (Caltech) разработали биоинженерные бактерии, отвечающие на изменения температуры изменением генной экспрессии. Такие бактерии в будущем могут использоваться для контролируемой доставки и высвобождения лекарственных средств в любом участке тела. Статья опубликована в журнале Nature Chemical Biology (Piraner et al., Tunable thermal bioswitches for in vivo control of microbial therapeutics).

thermal_bioswitches1.jpg

В последнее время появляется все больше способов микробной терапии – применения биоинженерных бактерий в медицине. Одна из важных областей микробной терапии – это доставка лекарственных средств с помощью бактерий. Однако основной недостаток таких способов доставки заключается в том, что бактерии невозможно контролировать. Между тем, в идеале бактерии нужно не только направить в конкретное место организма, но еще и иметь возможность «включить» их в нужное время. Авторы решили применить в качестве способа контроля температуру.

Для этого авторы использовали два регулятора транскрипции, которые изменяют свою активность в ответ на изменения температуры. Первый представляет собой белок TlpA бактерии Salmonella typhimurium, а второй – белок вируса-бактериофага λ (фаг лямбда) cI. Оба этих белка связываются с ДНК и регулируют экспрессию генов в зависимости от температуры.

К этим белкам ученые применили «направленную эволюцию» – способ белковой инженерии, позволяющий из множества вариантов, полученных с помощью мутагенеза, выбрать нужные. С помощью этого метода авторы «настроили» температуры, на которые реагируют белки. Например, белок сальмонеллы исходно активировался в температурном диапазоне от 42 до 44 градусов. Авторы же создали версию белка, которая активируется при температурах от 36 до 39 градусов. Затем гены, кодирующие эти биоинженерные белки, встроили в геном обычной кишечной палочки Escherichia coli.

thermal_bioswitches2.gif
Рисунки из пресс-релиза Caltech Biologists Give Bacteria Thermostat Controls – ВМ

Теоретические возможности для применения таких терморегулируемых бактерий в научных исследованиях и в медицине очень широки. Авторы, используя мышей, успешно испытали in vivo три возможных варианта их применения. Первый вариант заключается в том, что бактериям, экспрессирующим некоторое условное лекарственное средство, «приказали» высвобождать это средство только в определенном участке тела пациента (в данном случае – мыши) и нигде больше. Для этого ученые просто нагрели этот участок тела ультразвуком (это очень мягкий способ, позволяющий нагревать крошеные участки тканей с точностью до миллиметра). Во втором варианте применения бактерии запрограммировали на то, чтобы они в нужный момент останавливали доставку лекарственного средства или даже самоуничтожались, когда температура пациента поднимается до определенных значений. Это нужно для остановки терапии в том случае, когда она не сработала (то есть когда у пациента развилась высокая температура).

В третьем эксперименте авторы продемонстрировали, что, помимо медицинских достоинств, терморегулируемые бактерии можно также наделить экологическими свойствами. Исследователи запрограммировали бактерии на то, чтобы они саморазрушались после того, как покинут тело пациента в ходе дефекации и попадут в среду с более низкой температурой. Таким образом можно будет предотвратить попадание большого количества биоинженерных бактерий в окружающую среду.

В предыдущих исследованиях ученые показали, что некоторые бактерии естественным образом двигаются к опухолям, потому что предпочитают гипоксические (низкокислородные) условия. Такие бактерии можно использовать для доставки лекарственных средств непосредственно в гипоксические участки опухолей. В других работах были испытаны бактерии для доставки в кишечник лекарственных средств, снижающих воспаление. А в одном исследовании для доставки лекарственных средств в опухоли были даже использованы диатомовые водоросли.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
  16.11.2016

назад

Читать также:

Бактерии-камикадзе борются с раком

Попадая в организм, бактерии самоуничтожаются и выделяют лекарство в область опухоли. Новый метод в сочетании с химиотерапией продлил жизнь лабораторных мышей на 50%.

читать

Генетически модифицированные бактерии доставят лекарство точно в цель

Генетически модифицированные бактерии, которые в присутствии специфического сахара превращаются в механизм доставки лекарственных препаратов, могут стать новым средством лечения различных заболеваний.

читать

Генетически модифицированный пробиотик

Для нормализации обмена аммиака достаточно принимать ежедневно одну капсулу, содержащую 100 млрд бактерий генетически модифицированной кишечной палочки.

читать

Лампочка из кишечной палочки

Исследователи из Ньюкасла превратили кишечные палочки в крошечные живые лампочки, которые светятся, эффективно поглощая тепловую энергию из окружающей среды.

читать

ГМ-микробы для укрепления построек

«Умная почва», в состав которой введены генетически модифицированные бактерии, вырабатывающие «биоцемент», защитит фундаменты зданий от разрушения.

читать

Бактерия без лишних кодонов

Удаление части синонимичных кодонов позволит создать «искусственную» бактерию, неспособную размножаться вне лаборатории и при этом устойчивую ко всем существующим вирусам.

читать