Биологи дали бактериям термостатические регуляторы
Новым помощником в борьбе с раком и другими заболеваниями кишечника могут стать генетически модифицированные бактерии, высвобождающие лекарства в опухоли или кишечник.
Исследование на мышах демонстрирует, как в будущем врачи смогут лучше контролировать такие терапевтические микробы, создавая их чувствительными к температуре. Например, если пациенту с заболеванием ввести модифицированные бактерии, врачи теоретически смогут с помощью ультразвука мягко нагревать нужную ткань, чтобы бактерии высвобождали лекарство только в целевой области.
"Бактерии можно запрограммировать действовать как специальные агенты, борющиеся с болезнями в нашем теле", — говорит Михаил Шапиро из Caltech.
Исследование также показывает, как можно запрограммировать бактерии прекращать терапию или самоуничтожаться при повышении температуры у пациента из-за лихорадки, что может сигнализировать о неэффективности лечения.
В другом применении технологии бактерии можно запрограммировать на самоуничтожение при выходе из тела пациента (например, с фекалиями), когда более низкая температура окружающей среды активирует генетический "выключатель". Это снижает риски распространения модифицированных микробов в окружающей среде.
"Мы можем использовать эти тепловые переключатели в бактериях для контроля различных функций", — говорит Шапиро.
Как это работает:
- Учёные нашли два белковых кандидата, работающих как генетические переключатели в ответ на температуру: один из бактерий Salmonella, другой — из бактериофага.
- С помощью метода направленной эволюции (directed evolution) они "настроили" температуры срабатывания переключателей. Например, белок Salmonella изначально активировался при 42–44°C, а после модификации — при 36–39°C.
- Эти переключатели можно встроить в генетическую схему бактерий, чтобы контролировать высвобождение терапевтических белков (например, противоопухолевого гемолизина) с точностью до миллиметра с помощью ультразвукового нагрева.
"Мы можем пространственно и временно контролировать активность бактерий. Мы можем общаться с ними и указывать, когда и где нужно что-то сделать", — говорит Мохамад Абеди, соавтор исследования.
Исследование опубликовано 14 ноября в журнале Nature Chemical Biology. Ведущие авторы — Дэн Пиранер и Мохамад Абеди.