Блог компании ua-hosting.company. Даже в абсолютно пустой комнате, где на первый взгляд никого нет, бурлит жизнь. Речь, конечно же, о микроорганизмах, которых не увидеть без специального оборудования. Но, как говорится, суслика не видно, а он есть. Микробы по распространенному мнению — это злобные мелкие существа, от которых добра не жди. И в этом есть смысл, так как огромное число разнообразных микроорганизмов (бактерий, вирусов и грибков) являются патогенами самых разных заболеваний. Однако даже в такой недружелюбной толпе имеются и весьма полезные индивиды.

Мы (т.е. ученые и врачи) это можем прекрасно понимать, чего не скажешь про нашу иммунную систему. А потому ученые из Колумбийского университета (США) создали систему, которая маскирует полезные бактерии, главной функцией которых является обнаружение и ликвидация раковых клеток.

На чем основана данная система, каков ее функционал, и насколько она эффективна? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Человек это не просто самостоятельный организм, бегающий по земле в поисках пищи, крова над головой и бесплатного Wi-Fi. Наш организм является домом для множества полезных и вредоносных микроорганизмов, которые в совокупности составляют наш микробиом. С вредными все ясно — они используют наше тело в своих целях, что приводит к негативным последствиям для носителя, т.е. нас. Но вот с полезными бактериями у нас за долгие годы ко-эволюции выработался своеобразный симбиоз. К примеру, в пищеварительной системе человека имеются бактерии, которые сопутствуют перевариванию пищи. Потому нет ничего удивительного в повышении интереса к созданию методик применения живых бактерий в лечении различных заболеваний.

Ученые отмечают, что такие микробы могут быть запрограммированы как интеллектуальные живые лекарства, которые чувствуют окружающую среду и реагируют на нее. Они могут направляться в определенную область тела, доставляя терапевтические средства туда, где они наиболее необходимы.

Но, как и в любой нестандартной разработке, тут также имеются проблемы и ограничения. К примеру, было установлено, что токсичность живых бактерий для носителя ограничивает переносимую дозу и эффективность, что в некоторых случаях приводит к прекращению клинических испытаний. Более того, в отличие от обычных носителей лекарственных средств (инъекции, таблетки и т.д.), уникальные способности бактерий непрерывно размножаться и перемещаться требует надежного и временного контроля бактериальной фармакокинетики in vivo (т.е. внутри живой ткани или внутри живого организма).

Одним из подходов к преодолению иммуногенности и токсичности терапии живыми бактериями является создание генетических нокаутов (т.е. «отключения») иммуногенных бактериальных поверхностных антигенов, таких как липополисахарид (ЛПС или LPS от lipopolysaccharide). Данный метод действенный, даже слишком, так как приводит к постоянному ослаблению штамма и уменьшению колонизации бактерий.

Альтернативой может стать метод маскировки бактерий посредством поверхностной модуляции, т.е. создания синтетического покрытия микробных поверхностей определенными молекулами (например, альгинат, хитозан, полидофамин, липиды и т.д.). Но такие одноразовые статические модификации бактерий не допускают модуляции in situ (т.е. в естественной среде / на месте зарождения) и могут привести к неконтролируемому росту, нецелевой токсичности тканей или нарушению клеточной функции, что приводит к снижению эффективности. А потому вопрос остается открытым.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые предложили решение этого вопроса в виде настраиваемой системы инженерии микробной поверхности с использованием синтетических генных цепей для динамического контроля взаимодействия бактерий с окружающей средой.

Основное внимание было уделено поверхностному капсулярному полисахариду бактерий (CAP от capsular polysaccharide), т.е. природному внеклеточному биополимеру, который покрывает внеклеточную мембрану и защищает микробы от различных опасностей окружающей среды.