Microbii designer: Cum acest instrument improbabil poate lupta împotriva bolii rare

O pilula care conține milioane de bacterii gata să vă colonizeze intestinul ar putea fi un coșmar pentru mulți. Dar poate deveni un instrument eficient pentru combaterea bolilor.

În multe boli genetice moștenite, o genă mutantă înseamnă că un individ nu poate să facă o substanță vitală necesară pentru ca organismul să se dezvolte, să se dezvolte sau să funcționeze. Uneori, acest lucru poate fi stabilit cu un înlocuitor sintetic - o pilula - pe care le pot lua zilnic pentru a înlocui ceea ce corpul lor ar fi trebuit să facă în mod natural. Persoanele cu o boală genetică rară numită fenilcetonurie (PKU) nu au o enzimă esențială pentru ruperea proteinelor. Fără ea, substanțele chimice toxice se acumulează în sânge și pot provoca leziuni cerebrale permanente.

A se vedea de asemenea: "Coșmaruri bacteriene": Ce trebuie să știți despre germenii rezistent la antibiotice

Din fericire, reparația este ușoară. Medicii trateaza boala prin punerea pacientilor lor pe o dieta super-low-proteine ​​pentru tot restul vietii lor. Într-adevăr, deoarece fixarea era atât de simplă, PKU a fost prima tulburare pentru care copiii nou-născuți au fost reținuți în mod obișnuit, începând din 1961, analizând o picătură de sânge colectată de la o țepuță pe călcâiul bebelușului.

Dar imaginați-vă cât de dificilă este să măsurați tot ceea ce mâncați în toată viața. Pentru a vindeca PKU, cercetătorii explorează în prezent noi strategii de tratament. Unul implică utilizarea unor instrumente de editare a genei pentru corectarea mutațiilor genetice. Cu toate acestea, tehnologia actuală este încă riscantă; există o șansă de a întrerupe alte gene și de a provoca daune colaterale pacienților.

Ce se întâmplă dacă cineva ar putea înlocui gena stricată fără a afecta genomul pacientului? Exact acest lucru au făcut cercetătorii de la compania de biotehnologie Cambridge din Massachusetts, Synlogic. Ei au decis că, mai degrabă decât să se amestece direct cu genomul uman, ei ar introduce genele terapeutice direct în bacteriile care apar în mod natural în rețeaua umană. Aceste bacterii modificate genetic ar produce apoi enzimele pe care le lipseau pacienții cu PKU și ar descompune proteinele în produse netoxice.

Sunt cercetător postdoctoral la UCSD, care studiază comunitatea de microbi care trăiesc în corpul nostru și cum afectează sănătatea noastră. Acum începem să înțelegem rolul pe care îl joacă menținându-ne sănătoși. Următorul pas este să ne gândim cum le putem modifica pentru a ne îmbunătăți sănătatea. Studiul lui Synlogic aduce un vis mai aproape.

Ingineria bacteriilor care trăiesc în intestinele noastre

S-ar putea să fiți surprinși să aflați că intestinele noastre sunt locuite de trilioane de bacterii care ne ajută să digerăm alimente, să producem vitamine pentru noi și să educăm sistemul nostru imunitar. Această comunitate de microbi este microbiomul nostru. Împreună, ei adăpostesc milioane de gene diferite în genomul lor, depășind genele umane de la 150 la 1 și le putem folosi în beneficiul lor.

Escherichia coli Nissle 1917 este unul dintre acei microbi care trăiesc în majoritatea dintre noi și a fost utilizat pe scară largă ca probiotic timp de peste un secol, dovedind siguranța sa.

Aceasta este bacteria pe care Synlogic a ales să o ingenieze pentru a crea o nouă "super-bacterie" terapeutică numită SYNB1618 pentru pacienții cu PKU.

Cercetatorii au introdus trei gene care permit SYNB1618 sa transforme unul din blocurile de proteine, un aminoacid numit fenilalanina, in compusul sigur, phenylpyruvate. Atâta timp cât nivelurile de fenilalanină sunt menținute la un nivel scăzut, pacienții cu PKU nu prezintă simptome și nu trăiesc în condiții normale de viață.

Sunt bacteriile germane sigure?

Oponenții organismelor modificate genetic ar putea obiecta să adauge microbii designeri în intestinul nostru. Dar, la fel ca și produsele alimentare modificate genetic, există reguli stricte ale FDA care să asigure că acești microbi sunt sigure.

In cazul SYNB1618 cercetatorii au eliminat o gena responsabila de producerea unui ingredient esential pentru construirea bacteriilor. În cazul în care cercetătorii nu furnizează ingredientul lipsă pentru bacteriile fabricate, nu se pot replica și vor muri. Este o modalitate pentru cercetători de a controla SYNB1618 în corpul unui pacient.

Când au testat microbii la șoareci, au descoperit că după 48 de ore fără ingredientul esențial, SYNB1618 a dispărut din curajul lor.

Cercetatorii de la Synlogic au luat, de asemenea, alte masuri de precautie atunci cand inginerie SYNB1618 si alegerea care microbi pentru a utiliza pentru terapie. Altele decât genele adăugate pentru a procesa fenilalanina, bacteriile fabricate conțin exact aceleași gene ca și originalul E coli Nissle 1917, care este nativ pentru intestin, asigurându-i siguranța.

Functioneaza cu adevarat?

Odată ce cercetătorii au demonstrat că bacteriile ar putea converti fenilalanina în laborator, au decis să administreze bacteriile la șoareci cu PKU. Rezultatele au arătat că fenilalanina degradată SYNB1618 circulă în intestinul animalelor, ceea ce a redus nivelurile din sângele șoarecilor tratați.

Vezi deasemenea: Studiul sugerează că bacteriile probiotice și superbupele pot produce energie electrică

Apoi, pregătirea pentru teste la oameni, cercetătorii au testat SYNB1618 pe maimuțe, pentru a asigura siguranța și eficacitatea la om. Maimuții sănătoși fără PKU au fost hrăniți cu fenilalanină și au primit o doză de microbi după aceea. Bacteriile SYNB1618 au redus cu succes nivelurile de sânge ale fenilalaninei - la fel ca în cazul șoarecelui.

Synlogic testează în prezent SYNB1618 la om într-un studiu clinic de fază 1.

Acesta este un pas către o nouă abordare terapeutică care oferă un potențial mare de a trata bolile umane cum ar fi diabetul și cancerul și de a monitoriza nivelul inflamației în bolile intestinale inflamatorii.

Pe măsură ce descoperim și înțelegem rolul tuturor microbilor care trăiesc în corpul nostru, mă aștept să identificăm microbii care ar putea fi vehiculele perfecte pentru a purta diverse terapii genetice care tratează și mai multe boli, inclusiv cele care implică metabolismul și sistemul nervos central.

Acest articol a fost publicat inițial pe Conversația de către Pedro Belda Ferre. Citiți articolul original aici.