• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
18 марта
Даниил Сухинов
3 827

Разработан бактериальный плащ-невидимка для лечения рака

5.6

Американские исследователи разработали маскирующую систему для бактерий, позволяющую им временно скрываться от иммунной системы человека. Бактерии, покрытые особой оболочкой, способны находить раковые опухоли и, размножаясь в них, производить противоопухолевые токсины.

Бактерии E. coli (зеленые) спроектированы так, чтобы контролируемо уклоняться от иммунной системы (например, макрофагов, прозрачные) с использованием генетически закодированной системы инкапсуляции (капсульные полисахариды показаны в виде прозрачного покрытия, окружающего бактериальные клетки). / ©Ella Marushchenko, Alex Tokarev, Danino Lab/Columbia Engineering

Использование бактерий для терапии — новый, альтернативный и во многом спорный подход к лечению широкого спектра видов рака. Одна из наиболее очевидных проблем этого метода лечения — токсичность бактерий-доставщиков для организма человека. В отличие от многих традиционных способов целевой доставки лекарств, бактерии продолжают жить и размножаться в организме пациента.

Иммунная система человека распознает бактерии как чужеродные и опасные, что вызывает воспалительную реакцию. Эту проблему решают либо генной инженерией бактерий для зачистки поверхности микроорганизмов от антигенов, на которые реагирует иммунная система, либо покрытием поверхности живых доставщиков лекарств в специальную молекулярную защиту. 

Первый способ ослабляет бактерии: они плохо размножаются и быстро погибают, так и не доставив лекарства. Второй способен дать микроорганизмам слишком много времени для размножения, что приведет к неконтролируемому росту и из-за чего может начаться сильная воспалительная реакция.

Поэтому в новом исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature Biotechnology, американские биотехнологи сосредоточились на генной инженерии и управляемом биосинтезе молекулярной защиты в бактериях Escherichia coli Nissle 1917. Они использовали синтезируемый самими бактериями капсульный полисахарид (CAP), покрывающий их поверхность и защищающий от обнаружения иммунной системой человека, и нашли способ контролировать его производство. 

Схемы программируемой инкапсуляции бактерий E. coli (а) и проведения экспериментов по лечению рака у мышей различными видами E. coli (b и c). Кроме того показаны изменения противоопухолевая токсичность и выживаемость различных типов бактерий. Серые овалы – бактерии без САР защиты, черные – с постоянной САР защитой, синие – с программируемой САР защитой. / © Harimoto T. et al., Nature Biotechnology, 2022

«Мы взломали систему CAP пробиотического штамма E. coli Nissle 1917, — поясняет Тецухиро Харимото (Tetsuhiro Harimoto), аспирант кафедры биомедицинской инженерии в Колумбийском университете (США) и соавтор исследования. — С CAP эти бактерии могут временно уклоняться от иммунной атаки; без CAP они теряют свою защиту и могут выводиться из организма. Поэтому мы решили попытаться создать эффективный выключатель». 

Для этого исследователи разработали систему iCAP (индуцибельный CAP). Они контролируют систему iCAP, используя внешний сигнал — небольшую молекулу, называемую IPTG (изопропил-b-D-тиогалактопиранозид). В присутствии IPTG бактерия синтезирует CAP и создает себе плащ-невидимку, скрывающий ее от иммунной системы. Если эту молекулу убрать, то в течение шести часов защитный покров с бактерий полностью спадет.

«Что действительно интересно в нашей работе, так это то, что мы можем динамически управлять системой, — комментирует Тал Данино (Tal Danino), доцент кафедры биомедицинской инженерии Колумбийского университета и один из научных руководителей исследования. — Мы способны регулировать время, в течение которого бактерии выживают в крови человека, и увеличивать максимально переносимую дозу бактерий. Мы также показали, что наша система открывает новую стратегию доставки бактерий, в которой можно вводить бактерии в одну известную опухоль и заставлять их контролируемо мигрировать в отдаленные опухоли, такие как метастазы — раковые клетки, которые распространяются в другие части тела».

Демонстрация программируемости САР защиты бактерий E. coli в зависимости от концентрации молекулы IPTG (b и c), а также микрофотографии E. coli с САР защитой различной мощности (d). / © Harimoto T. et al., Nature Biotechnology, 2022

Проверку эффективности системы iCAP проводили на мышах, больных раком. Исследователи добавили в E. coli с системой iCAP возможность производства противоопухолевого токсина и смогли уменьшить рост опухоли в моделях рака кишечника и рака молочной железы у грызунов. Причем результаты для E. coli с системой iCAP были значительно лучше, чем без нее.

Команда также продемонстрировала контролируемую миграцию бактерий в организме к опухолевым метастазам. Они вводили E. coli с системой iCAP в одну опухоль, давали мышам воду, содержащую IPTG, чем активировали CAP защиту. После этого наблюдали, как iCAP E. coli выходят из первоначальной опухоли и мигрируют в неинъецированные опухоли.

В дальнейшем авторы планируют совершенствовать свою технологию, используя другие организмы, типы молекулярных покровов (наподобие CAP) и системы управления с возможностью автономной работы поверхностных свойств терапевтических бактерий. Кроме того, одна из главных и наиболее сложных будущих задач — клинические испытания системы на человеке, более чувствительном к бактериальным эндотоксинам в сравнении с мышами.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 12:36
НИУ ВШЭ

В рамках международного проекта при участии Роскосмоса и Европейского космического агентства ученые впервые проанализировали данные, полученные с помощью диффузионной магнитно-резонансной томографии с трактографией головного мозга космонавтов. Исследователи увидели существенные изменения в связях между различными отделами головного мозга, причем некоторые изменения сохранялись даже спустя семь месяцев после возвращения на Землю.

Вчера, 21:09
Дарья Губина

Компьютерная модель древней вулканической активности спутника показала, как выброшенная вода тысячелетиями оседала инеем на поверхность, формируя многометровые слои льда под полюсами.

Позавчера, 14:41
Ольга Иванова

Исследование ученых из Германии и США показало, что принятие определенных поз помогает справиться с чувством неуверенности.

14 мая
Василий Парфенов

Космическую компанию Илона Маска в шутку иногда называют пиротехнической — так часто ее изделия взрываются во время испытаний. Пара свежих инцидентов на тестовом полигоне в городе Макгрегор лишь подтверждают эту славу. Не успели фанаты космонавтики наладить онлайн-трансляцию из этой локации, как запечатлели сразу два взрыва подряд с промежутком всего в десятки часов.

12 мая
Мария Азарова

Авторы нового исследования проверяли, насколько выполнение второстепенного задания влияет на аргументы, которые выдвигали люди, говорящие правду или неправду.

13 мая
Алиса Гаджиева

Один из самых археологически изученных ландшафтов в мире до сих преподносит сюрпризы.

21 апреля
Александр Березин

Местные чиновники пытаются переложить ответственность за случившееся на резкое уменьшение турпотока из-за коронавируса, но цифры показывают, что ключевая проблема совсем в другом. В 2019 году на выборах в этой стране победил президент — сторонник модных зеленых идей. Вскоре там запретили продажу минеральных удобрений и двинулись к «устойчивому сельскому хозяйству». Как именно популярные «органические» идеи повлияли на еще не так давно быстро растущую местную экономику? И почему уроки шри-ланкийской трагедии могут пригодиться даже Западу и России?

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: