Dizainerių mikrobai: kaip ši mažai tikėtina priemonė gali kovoti su retomis ligomis

Tabletė, kurioje yra milijonų bakterijų, pasirengusių kolonizuoti žarnyną, gali būti košmaras daugeliui. Bet tai gali tapti veiksminga nauja kovos su liga priemone.

Daugelyje paveldimų genetinių ligų mutuotas genas reiškia, kad žmogus negali padaryti gyvybiškai svarbios medžiagos, reikalingos jų organizmui augti, vystytis ar funkcionuoti. Kartais tai gali būti fiksuota sintetiniu pakaitalu - piliulę - kad jie galėtų vartoti kasdien, kad pakeistų savo kūną natūraliai. Žmonėms, turintiems retą genetinę ligą, vadinamą fenilketonurija (PKU), trūksta fermento, kuris yra būtinas norint suskaidyti baltymus. Be jo, kraujyje susikaupia toksiškos cheminės medžiagos ir gali sukelti nuolatinį smegenų pažeidimą.

Taip pat žiūrėkite: „Košmarų bakterijos“: ką reikia žinoti apie atsparius antibiotikams

Laimei, pataisa yra paprasta. Gydytojai gydo šią ligą, likusiam savo gyvenimui išleidžiant savo pacientus į itin mažai baltymų kiekį. Iš tiesų, kadangi pataisymas buvo toks paprastas, PKU buvo pirmasis sutrikimas, kurio metu naujagimiai buvo reguliariai tikrinami, pradedant nuo 1961 m., Analizuojant kraujo lašą, surinktą iš kūdikio kulno.

Bet įsivaizduokite, kaip sudėtinga būtų matuoti viską, ką valgote visą savo gyvenimą. Siekiant išgydyti PKU, mokslininkai šiuo metu tiria naujas gydymo strategijas. Vienas apima genų redagavimo įrankių panaudojimą genetinėms mutacijoms ištaisyti. Tačiau dabartinė technologija vis dar yra rizikinga; yra galimybė sutrikdyti kitus genus ir sukelti papildomą žalą pacientams.

Ką daryti, jei būtų galima pakeisti sugadintą geną, nedarant įtakos paciento genomui? Būtent tai padarė Kembridžo, Masačusetso biotechnologijos kompanijos „Synlogic“ mokslininkai. Jie nusprendė, kad, o ne tiesiogiai su žmogaus genomu, jie įvedė terapinius genus tiesiai į natūralias bakterijas, kurios gyvena žmogaus žarnyne. Šios genetiškai modifikuotos bakterijos gamintų fermentus, kurių PKU pacientams trūksta, ir suskaidyti baltymus į netoksiškus produktus.

Esu doktorantūros mokslininkas UCSD, kuris tiria mikrobų bendruomenę, gyvenančią mūsų kūnuose, ir kaip jie veikia mūsų sveikatą. Dabar mes pradedame suprasti jų vaidmenį išlaikant mus sveikiems. Kitas žingsnis yra išsiaiškinti, kaip mes galime juos pakeisti, kad pagerintume savo sveikatą. Ir „Synlogic“ tyrimas priartina šią svajonę žingsniu arčiau.

Inžinerinės bakterijos, gyvenančios mūsų žarnyne

Jūs galite būti nustebinti, sužinoję, kad mūsų žarnyne gyvena trilijonai bakterijų, kurios padeda mums virškinti maistą, gamina vitaminus ir šviesti mūsų imuninę sistemą. Ši mikrobų bendruomenė yra mūsų mikrobioma. Kartu jie genome milijonus skirtingų genų, viršijantys žmogaus žmogaus genus nuo 150 iki 1, ir mes galime juos naudoti savo naudai.

Escherichia coli „Nissle 1917“ yra vienas iš tų mikroorganizmų, kurie gyvena viduje daugelyje mūsų ir yra plačiai naudojami kaip probiotikas jau daugiau nei šimtmetį, įrodant jo saugumą.

Ši bakterija, kurią „Synlogic“ pasirinko inžinierius, sukūrė naują gydomąją „super bakteriją“, vadinamą SYNB1618 PKU pacientams.

Mokslininkai pristatė tris genus, leidžiančius SYNB1618 transformuoti vieną iš baltymų, ty amino rūgšties, vadinamos fenilalaninu, statybinių blokų į saugų junginį, fenilpiruvatą. Kol fenilalanino koncentracija yra maža, PKU pacientai neturi jokių simptomų ir gyvena normaliai.

Ar saugios GM bakterijos?

Genetiškai modifikuotų organizmų priešininkai gali prieštarauti dizaino mikrobų įtraukimui į mūsų žarnas. Bet kaip ir su genetiškai modifikuotais maisto produktais, yra griežtų FDA taisyklių, užtikrinančių, kad šie mikrobai yra saugūs.

SYNB1618 atveju tyrėjai ištrino geną, atsakingą už esminės bakterijų kūrimo sudedamosios dalies gamybą. Jei tyrėjai nesuteikia trūkstamos sudedamosios dalies sukurtoms bakterijoms, jie negali daugintis ir mirs. Tai yra būdas, kuriuo mokslininkai gali kontroliuoti SYNB1618 paciento organizme.

Kai jie išbandė mikrobus pelėse, jie nustatė, kad po 48 valandų be esminės sudedamosios dalies, SYNB1618 išnyko iš žarnų.

„Synlogic“ tyrėjai taip pat ėmėsi kitų atsargumo priemonių, kai projektavo SYNB1618 ir pasirinko, kuriuos mikrobus naudoti terapijoje. Išskyrus genus, įdėtus apdoroti fenilalaniną, inžinerijos būdu gautos bakterijos turi lygiai tokius pačius genus kaip ir originalas E. coli „Nissle 1917“, kuris yra natūralus žarnyne, užtikrinantis jo saugumą.

Ar tai tikrai veikia?

Kai tyrėjai įrodė, kad bakterijos gali paversti fenilalaniną laboratorijoje, jie nusprendė bakterijas skirti pelėms su PKU. Rezultatai parodė, kad SYNB1618 degradavo gyvulių žarnyne cirkuliuojančio fenilalanino, kuris sumažino gydytų pelių kiekį kraujyje.

Taip pat žiūrėkite: Tyrimas rodo, kad bakterijos ir superbugs gali gaminti elektros energiją

Tada, ruošdamiesi bandymams žmonėms, mokslininkai išbandė SYNB1618 beždžionėms, kad užtikrintų saugumą ir veiksmingumą žmonėms. Sveiki beždžionės be PKU buvo šeriami fenilalaninu ir po to švirkščiama mikrobų dozė. SYNB1618 bakterijos sėkmingai sumažino fenilalanino koncentraciją kraujyje - kaip ir pelės.

„Synlogic“ šiuo metu I fazės klinikinio tyrimo metu žmogui tiria SYNB1618.

Tai yra žingsnis į naują terapinį metodą, kuris suteikia didelį potencialą gydyti žmonių ligas, pvz., Diabetą ir vėžį, ir stebėti uždegiminių žarnų ligų uždegimą.

Kai mes atrandame ir suprantame visų mūsų kūnuose gyvenančių mikrobų vaidmenį, tikiuosi, kad nustatysime mikrobus, kurie gali būti ideali transporto priemonė įvairiems genų terapijoms, kurios gydo dar daugiau ligų, įskaitant tas, kurios susijusios su metabolizmu ir centrine nervų sistema.

Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas Pedro Belda Ferre pokalbyje. Skaitykite originalų straipsnį čia.