Инженерные бактерии стали фабриками наночастиц для доставки лекарств

Международная команда исследователей под руководством профессора Университета Ватерлоо доктора Илань Лю нашла способ превратить обычные бактерии в высокоэффективные фабрики, производящие крошечные мощные частицы для доставки лекарств, терапии рака, разработки вакцин и других биомедицинских целей.

Ученые модифицировали бактерии, обнаруженные в желудочно-кишечном тракте человека, чтобы резко увеличить количество производимых ими пузырьковидных наночастиц — бактериальных мембранных везикул (BMVs). Потенциал BMVs в биомедицине велик, но их применение сдерживалось низкой естественной скоростью секреции.

Исследователи решили эту проблему, внеся два ключевых изменения в бактерии, включая встраивание белка оболочки в их мембраны. В результате выход BMVs увеличился в 140 раз. Эти частицы примерно в тысячу раз меньше ширины человеческого волоса.

"Эта стратегия позволяет нам производить BMVs с беспрецедентной эффективностью без использования химикатов. Мы создали бактерии, которые естественным образом оптимизируют производство везикул, что является более чистым и устойчивым подходом", — заявила доктор Лю.

Первоначальные тесты показали, что модифицированные бактерии активируют иммунную систему в кишечнике, открывая путь для лечения таких состояний, как воспалительное заболевание кишечника (IBD), при котором иммунная система пациентов часто недостаточно активна.

С помощью флуоресцентной визуализации ученые отследили движение инженерных бактерий от желудка к кишечнику, доказав их пригодность для прямой доставки питательных веществ или лекарств в кишечник.

"Этот прорыв в бактериальной инженерии может стать преобразующей платформой для вакцин, терапевтических средств и доставки нутриентов следующего поколения, сделав биомедицинское лечение более эффективным, доступным и дешевым", — отметила Лю.

Следующим шагом станет применение новой методики к патогенным бактериям, например, используемым в вакцине против менингита, для потенциального увеличения производительности и снижения затрат.

Также ученые исследуют использование BMVs в качестве пробиотических добавок для улучшения усвоения питательных веществ, особенно жирорастворимых, таких как бета-каротин.

Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano.