• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
18.03.2022
Даниил Сухинов
4 406

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 / Автор: Cloelia Andronicus

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, 16:56
Андрей

Группа энтомологов решила уточнить, откуда происходят предки современных рыжих тараканов и каким образом те захватили человеческие жилища почти на всех континентах. Для этого ученые секвенировали ДНК примерно 300 насекомых и смоделировали наиболее вероятные сценарии расселения на основе генетической информации.

Позавчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

Сегодня, 08:35
Полина Меньшова

Ледник Туэйтса в Западной Антарктиде, который также называют «ледником Судного дня», может растаять раньше, чем считали ученые. Теплые океанские воды воздействуют на него сильнее, чем предполагалось, показали новые спутниковые данные.

Позавчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

Вчера, 16:56
Андрей

Группа энтомологов решила уточнить, откуда происходят предки современных рыжих тараканов и каким образом те захватили человеческие жилища почти на всех континентах. Для этого ученые секвенировали ДНК примерно 300 насекомых и смоделировали наиболее вероятные сценарии расселения на основе генетической информации.

18 мая
Полина Меньшова

При гипертонии пациентам рекомендуют аэробные тренировки, включающие в себя, например, ходьбу, бег, танцы, езду на велосипеде. Но такая физическая нагрузка положительно влияет на артериальное давление только в вечернее время, выяснили физиологи из Бразилии и США.

24 апреля
Ольга Иванова

Ученые из Австралии и Канады пришли к выводу, что подавляющее большинство одиноких людей не вступает в романтические отношения из-за страха. С одной стороны ими руководят опасения, что их отвергнут, с другой — что они потеряют свою независимость.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
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: