Bakterijos turi sudėtingas molekulines mašinas (arba nanomašinas), kurios padeda joms sukelti ligas. Dabar mokslininkai gali panaudoti šias mašinas ligoms gydyti.
Cammie Lesser, Masačusetso bendrojo tyrimų instituto mikrobiologė, sugalvojo būdą, kaip užgrobti bakterijų sekrecijos sistemą ir perkelti ją į Escherichia coli, priverčiant bakterijas išskirti gydomąsias molekules.
Tokios daugiadisciplininės perspektyvos atvėrė duris į bakterijų pernešamų vaistų kūrimą.
Kaip kilo idėja sukurti bakterijomis grįstus vaistus?
C. Lesser tyrinėjo patogenų sekrecijos mechanizmus, ypač Shigella bakterijų, kurios turi III tipo sekrecijos sistemą, skirtą molekulėms išskirti į šeimininko ląsteles.
Tačiau E. coli retai išskiria baltymus ekstraląsteliniu būdu, nebent mokslininkai įterpia skirtingų rūšių sekrecijos sistemas.
„Prieš daugelį metų mano laboratorijoje į laboratorinę E. coli atmainą pradėtos perkelti III tipo sekrecijos sistemos. Supratome, kad perkėlus sekrecijos mechanizmą be antgalio, jis išskirtų terapinius baltymus į bakterijos aplinką“, – pasakojo mikrobiologė Lesser.
Kodėl bakterijos puikiai tinka šiai programai?
Nors sekrecijos mechanizmą sudaro apie 20 skirtingų baltymų, viskas yra greta genomo, todėl jis yra kompaktiškas.
Lesser teigė, kad jų sukurtoje „PRObiotic Type 3 Secretion E. coli Therapeutic“ (PROT3EcT) platformoje buvo užfiksuotos šios DNR dalys, kurias jie perkėlė iš Shigella į E. coli.
„Tuomet pridėjome reguliatorių, kad galėtume kontroliuoti jo raišką, ir galiausiai pridėjome savo naudingąjį krūvį. Sistema yra modulinė, todėl galite derinti jos komponentus“, – sakė Lesser.
Kokio tipo terapines molekules galima sukurti?
Dabar mokslininkai daugiausia dirba su nanodalelėmis, nors jie įrodė, kad galima išskirti ir kitus baltymus.
Nanodalelės – tai vieno domeno antikūnai, kurių yra kupranugarinių šeimos žinduoliuose, pavyzdžiui, alpakose, taip pat rykliuose. Jie paprastai yra labai stabilūs ir pasižymi tinkamu prisijungimo afinitetu, todėl vis labiau populiarėja kaip terapijos priemonės.
„Naudojome PROT3EcT, kad pristatytume nanodaleles, kurios jungiasi prie naviko nekrozės faktoriaus alfa (TNF-?) ir neutralizuoja jį, kad sustabdytume uždegimo vystymąsi pelių žarnyno sutrikimo (ŽSK) modelyje“, – teigė Lesser.
Neseniai atliktame tyrime PROT3EcT buvo panaudota prieš enterohemoraginę E. coli (EHEC). Pacientams, sergantiems EHEC, negalima skirti antibiotikų, nes vaistai sukelia streso reakciją, dėl kurios bakterijos išskiria daugiau toksino.
Madrido autonominio universiteto darbuotojas Luisas Ángelas Fernándezas nustatė nanokūną, kuris blokuoja baltymą, reikalingą EHEC infekcijai.
„Jis įrodė, kad jis veikia in vitro, o mes pademonstravome, kad PROT3EcT gali perduoti šį nanokūną in vivo, jog būtų galima atlikti profilaktiką naudojant EHEC pelės modelį“, – pridūrė C. Lesser.
Kokie PROT3EcT pranašumai, palyginti su įprastiniais vaistų pernešimo būdais?
Lesser teigė, kad labai veiksminga „pristatyti vaistus ten, kur jų reikia, t. y. į žarnyną sergant uždegiminėmis žarnyno ligomis (IBD) ir virškinamojo trakto infekcijomis“.
„Bakterijas galima laikyti mažais fabrikais, kurie ligos vietoje pumpuoja gydomąjį vaistą, kad būtų išvengta netikslinio poveikio“, – sakė mikrobiologė.
Kaip ateityje galima patobulinti PROT3EcT?
Lesser teigimu, EHEC tyrime infekcija buvo uždelsta, tačiau jie nori infekciją išgydyti. Be to, IBD srityje vyksta didelis judėjimas, siekiant, kad bakterijos įsijungtų ir išsijungtų, kai pajunta uždegimą.
„Būtų labai šaunu, jei sergantysis IBD kartą per savaitę galėtų vartoti probiotikus, o bakterijos pasiliktų jų žarnyne ir atpažintų, kada kyla uždegimas. Tada jos galėtų pradėti išskirti nanodaleles“, – teigė C. Lesser.
Dar vienas didelis iššūkis, kurį reikia išspręsti taikant šias bakterijomis paremtas terapijas, kol jos bus pradėtos taikyti žmonėms, yra biologinė izoliacija.
Labai svarbu turėti molekulinius žudymo jungiklius, kad jei kas nors išskiria bakterijas, jos nepatektų į kanalizaciją ir nesidaugintų.
Lesser nuomone, gerai, kad į šią sritį ateina žmonės, pateikiantys skirtingus požiūrius, todėl PROT3EcT sulaukė didelio susidomėjimo.
Ji pridūrė, kad „žinios apie sekrecijos mechanizmų supratimą buvo labai svarbios norint sukurti šią sistemą“.
