Ученые из Технологического института Вирджинии показали, что кишечные бактерии можно «обучить» производству и доставке лекарств в нижний отдел желудочно-кишечного тракта. Это важно, поскольку при обычном приеме лекарств, они этой части тела практически никогда не достигают. Работа опубликована в журнале Nature Biotechnology.
Биологи превратили кишечные бактерии в лекарство
Ученые из Технологического института Вирджинии показали, что кишечные бактерии можно «обучить» производству и доставке лекарств в нижний отдел желудочно-кишечного тракта. Это важно, поскольку при обычном приеме лекарств, они этой части тела практически никогда не достигают.
Низкотемпературная электронная микрофотография скопления бактерий E. coli, увеличенная в 10 000 раз. Каждая отдельная бактерия имеет продолговатую форму. Википедия
В кишечнике живут сотни различных видов микробов. В будущем некоторые из них могут стать микроскопическими фармацевтами.
Пероральные препараты (те, которые мы принимаем через рот) являются наиболее распространенным и практичным способом приема лекарств, но желудок многие такие лекарства не пропускает. Особенно трудной является доставка лекарств при терапии кишечника. Желудок такие лекарства регулярно разрушает.
Обходной путь
Схема действия бактериофага — «паука-инопланетянина».
Команда биолога Брайана Сю предложила неожиданный обходной путь. Ученые сконструировали вирусы-бактериофаги. Они способны поражать и перепрограммировать бактериальные клетки. Такие модифицированная бактерии стали источником постоянного потока препарата на основе белка. Этот подход может быть использован для лечения хронических заболеваний.
Бактериофаги (или кратко фаги) — это вирусы, которые естественным образом заражают бактерии. После прикрепления к бактериальной клетке фаги вводят собственную ДНК и перепрограммируют клетку так, чтобы она производила больше фагов — агентов собственного разрушения клетки. Когда бактериальная клетка в конечном итоге погибает, она взрывается потоком новых фагов в процессе, называемом лизисом. Миллионы этих событий, происходящих одновременно, производят постоянный запас целевого белка внутри нижнего отдела кишечника.
Несмотря на то, что фаги ведут себя (и выглядят) как пауки-инопланетяне, они постоянно участвуют в процессах кишечного микробиома. Фактически, их вездесущность и побудила Сю исследовать их использование для введения и доставки терапевтических белков. Помимо создания потока новых фагов, инструкции побуждают клетку производить побочный белок, который подходит для целевой терапии в нижнем отделе кишечника.
Белки снизили воспаление и ожирение у мышей
На этой фотографии, сделанной с помощью электронного микроскопа, показан процесс закрепления бактериофагов (колифагов T1) на поверхности бактерии E. coli.
Чтобы доказать свою методику ученые применили полученные фаги для борьбы с симптомами, связанными с двумя заболеваниями у мышей: уменьшили воспаление путем высвобождения белка, который останавливает фермент, связанный с воспалительным заболеванием кишечника, и уменьшили ожирение путем высвобождения белка, который вызывает чувство сытости у мышей.
Эти результаты продемонстрировали концепцию нового метода доставки лекарств. В настоящее время ученые изучают коммерческий потенциал этой инновации. Следующая задача ученых заключается в том, чтобы заставить лекарства всасываться из кишечника в системный кровоток.