Конструктор мікробів: як це навряд чи інструмент може боротися Off рідкі хвороби

Таблетка, що містить мільйони бактерій, готових до колонізації вашого кишечника, може бути кошмаром для багатьох. Але це може стати ефективним новим засобом боротьби з хворобами.

У багатьох спадкових генетичних захворюваннях мутований ген означає, що людина не може зробити життєво важливу субстанцію, необхідну для їхнього тіла для росту, розвитку або функціонування. Іноді це може бути зафіксовано за допомогою синтетичного замінника - таблетки - щодня вони можуть приймати заміну тому, що має бути зроблено природним шляхом. Людям з рідкісним генетичним захворюванням, називається фенілкетонурією (ФКУ), бракує ферменту, необхідного для руйнування білка. Без неї токсичні хімікати накопичуються в крові і можуть викликати постійне пошкодження мозку.

Див. Також: «Кошмарні бактерії»: що потрібно знати про мікроорганізми, стійкі до дії антибіотиків

На щастя, виправити легко. Лікарі лікують цю хворобу, ставлячи своїх пацієнтів на дієту з дуже низьким вмістом білка до кінця життя. Дійсно, оскільки виправлення було настільки простим, ФКУ було першим розладом, для якого новонароджені діти регулярно проходили скринінг, починаючи з 1961 року, аналізуючи краплю крові, зібрану з уколу на п'яті дитини.

Але уявіть, наскільки складно виміряти все, що ви їсте протягом усього життя. Щоб вилікувати ФКУ, в даний час дослідники вивчають нові стратегії лікування. Один передбачає використання інструментів для редагування генів для корекції генетичних мутацій. Проте існуюча технологія все ще є ризикованою; існує ймовірність порушення інших генів і запобігання побічному ураженню пацієнтів.

Що робити, якщо можна замінити зламаний ген, не впливаючи на геном пацієнта? Саме це і зробили дослідники з біологічної компанії Cambridge, штат Массачусетс, компанія Synlogic. Вони вирішили, що замість того, щоб безпосередньо втручатися в людський геном, вони вводять терапевтичні гени безпосередньо в бактерії, що зустрічаються в природі, які знаходяться в кишечнику людини. Ці генетично модифіковані бактерії будуть виробляти ферменти, яким не вистачало пацієнтів з ФКУ, і розщеплювати білки в нетоксичні продукти.

Я є доктором дослідника в UCSD, який вивчає спільність мікробів, які живуть в нашому тілі, і як вони впливають на наше здоров'я. Тепер ми починаємо розуміти, яку роль вони грають, підтримуючи нас здоровими. Наступним кроком є ​​з'ясування того, як ми можемо змінити їх, щоб поліпшити своє здоров'я. І дослідження Synlogic приносить цю мрію на крок ближче.

Інженерні бактерії, які живуть у нашому кишечнику

Ви можете бути здивовані, дізнавшись, що в нашому кишечнику мешкають трильйони бактерій, які допомагають нам перетравлювати їжу, виробляти вітаміни для нас і виховувати нашу імунну систему. Ця спільнота мікробів є нашим мікробіомом. Разом вони містять мільйони різних генів у своїх геномах, перевершуючи наші людські гени від 150 до 1, і ми можемо їх використовувати для нашої власної вигоди.

кишкова паличка Nissle 1917 є одним з тих мікробів, які живуть у більшості з нас і широко використовуються як пробіотик вже більше століття, доводячи свою безпеку.

Це бактерія, яку Synlogic вирішила розробити, щоб створити новий терапевтичний «супербактерій», який називається SYNB1618 для пацієнтів з ФКУ.

Дослідники ввели три гени, що дозволяють SYNB1618 перетворити один з будівельних блоків білка, амінокислоту, що називається фенілаланін, в безпечне з'єднання, фенилпіруват. До тих пір, поки рівень фенілаланіну залишається низьким, пацієнти з ФКУ не виявляють ніяких симптомів і живуть нормальним життям.

Чи є безпечні бактерії GM?

Противники генетично модифікованих організмів можуть заперечувати проти додавання дизайнерських мікробів у наші кишки. Але так само, як і з генетично модифікованими продуктами харчування, існують суворі правила FDA, які гарантують безпеку цих мікробів.

У випадку SYNB1618 дослідники видалили ген, відповідальний за виробництво важливого інгредієнта для побудови бактерій. Якщо дослідники не надають відсутній інгредієнт для інженерних бактерій, вони не можуть повторити і помре. Це спосіб для дослідників контролювати SYNB1618 в тілі пацієнта.

Коли вони перевірили мікробів на мишах, вони виявили, що після 48 годин без важливого інгредієнта, SYNB1618 зник з їхніх кишок.

Дослідники Synlogic також вжили інші запобіжні заходи при розробці SYNB1618 і виборі мікробів для терапії. Крім генів, доданих до процесу фенілаланіну, інженерні бактерії містять точно такі ж гени, що і оригінал E. coli Nissle 1917, яка є рідною для кишки, забезпечуючи її безпеку.

Це дійсно працює?

Як тільки дослідники довели, що бактерії могли перетворити фенілаланін у лабораторію, вони вирішили вводити бактерії мишам з ФКУ. Результати показали, що SYNB1618 деградує фенілаланін, що циркулює в кишечнику тварин, що знижує рівні в крові оброблених мишей.

Див. Також: Дослідження передбачає, що пробіотичні бактерії та супербури можуть виробляти електроенергію

Потім, готуючись до випробувань на людях, дослідники випробували SYNB1618 на мавпах, щоб забезпечити безпеку і ефективність у людей. Здорові мавпи без ФКУ отримували фенілаланін і потім отримували дозу мікробів. Бактерії SYNB1618 успішно знижували рівень фенилаланина в крові - так само, як і миші.

Synlogic в даний час тестування SYNB1618 у людей у ​​фазі 1 клінічних випробувань.

Це крок до нового терапевтичного підходу, який пропонує великий потенціал для лікування захворювань людини, таких як діабет і рак, і для контролю рівня запалення при запальних захворюваннях кишечника.

Коли ми відкриваємо і розуміємо роль усіх мікробів, які населяють наші тіла, я очікую, що ми визначимо мікроби, які можуть бути ідеальними засобами для проведення різних генних терапій, які лікують ще більше захворювань, включаючи ті, що пов'язані з метаболізмом і центральною нервовою системою.

Ця стаття спочатку була опублікована на бесіді Педро Белди Ферре. Читайте оригінальну статтю тут.