Designer Microbes: Paano Ito Maaaring Malakas na Tool Maaaring Lumaban Off Rare Disease

Ang isang pill na naglalaman ng milyun-milyong bakterya na handang kolonisahan ang iyong tupukin ay maaaring maging isang bangungot sa marami. Ngunit maaari itong maging isang epektibong bagong tool para labanan ang sakit.

Sa maraming minana na mga sakit sa genetiko ang isang mutated gene ay nangangahulugan na ang isang indibidwal ay hindi maaaring gumawa ng mahalagang sangkap na kinakailangan para sa kanilang katawan na lumago, bumuo, o gumana. Minsan ito ay maaaring maayos sa isang sintetiko kapalit - isang pill - na maaari nilang gawin araw-araw upang palitan kung ano ang natural na katawan ay dapat na ginawa natural. Ang mga taong may bihirang genetic disease na tinatawag na phenylketonuria (PKU) ay kulang sa isang enzyme na mahalaga para sa pagbagsak ng protina. Kung wala ito, ang mga nakakalason na kemikal ay bumubuo sa dugo at maaaring maging sanhi ng permanenteng pinsala sa utak.

Tingnan din ang: "Mga Bacteria ng Nightmare": Ano ang Dapat Mong Malaman Tungkol sa Antibiotic-Resistant na mga Mikrobyo

Sa kabutihang palad, ang pag-aayos ay madali. Tinatrato ng mga manggagamot ang sakit sa pamamagitan ng paglalagay ng kanilang mga pasyente sa isang pagkain na sobrang mababa ang protina para sa natitirang bahagi ng kanilang buhay. Sa katunayan, dahil ang pag-aayos ay napakaliit, ang PKU ang unang karamdaman kung saan ang mga bagong panganak na sanggol ay regular na nasisiyahan, simula noong 1961, sa pag-aaral ng isang drop ng dugo na nakolekta mula sa isang tuka sa takong ng sanggol.

Ngunit isipin kung gaano kahirap ang pagsukat ng lahat ng kinakain mo sa buong buhay mo. Upang pagalingin ang PKU, kasalukuyang tinutuklasan ng mga mananaliksik ang mga bagong diskarte sa paggamot. Ang isa ay nagsasangkot ng paggamit ng mga tool sa pag-edit ng gene upang iwasto ang mga genetic mutation. Gayunpaman, ang kasalukuyang teknolohiya ay mapanganib pa rin; may pagkakataon na disrupting iba pang mga genes at nagiging sanhi ng collateral pinsala sa mga pasyente.

Paano kung mapapalitan ng isa ang sirang gene nang hindi naaapektuhan ang genome ng pasyente? Iyon ay eksakto kung ano ang mga mananaliksik sa Cambridge, Massachusetts-based biotech kumpanya Synlogic nagawa. Napagpasyahan nila na sa halip na mapanghimasok nang direkta sa genome ng tao, ipakikilala nila ang mga therapeutic na gene nang direkta sa natural na bakterya na naninirahan sa tiyan ng tao. Ang mga genetically modified bacteria na ito ay makagawa ng mga enzyme na kulang ang mga pasyente ng PKU at ibagsak ang mga protina sa mga di-nakakalason na mga produkto.

Ako ay isang postdoctoral researcher sa UCSD na nag-aaral sa komunidad ng mga microbes na naninirahan sa loob ng aming mga katawan, at kung paano ito nakakaapekto sa aming kalusugan. Ngayon kami ay nagsisimula upang maunawaan ang papel na ginagampanan nila sa pagpapanatili sa amin malusog. Ang susunod na hakbang ay pag-uunawa kung paano namin maaaring baguhin ang mga ito upang mapabuti ang aming kalusugan. At ang pag-aaral ng Synlogic ay nagdadala ng pangarap na isang hakbang na mas malapit.

Mga Bakterya sa Pagtatasa sa Buhay sa Ama

Maaari kang mabigla upang malaman na ang aming mga bituka ay tinatahanan ng trillions ng bakterya na tumutulong sa amin na mahuli ang pagkain, gumawa ng mga bitamina para sa amin, at turuan ang aming immune system. Ang komunidad ng mga mikrobyo na ito ay ang aming microbiome. Magkakasama sila ng milyun-milyong iba't ibang mga gene sa kanilang mga genome, na higit sa bilang ng mga tao na gene 150 hanggang 1, at magagamit natin ito sa sarili nating kapakinabangan.

Escherichia coli Ang Nissle 1917 ay isa sa mga microbes na naninirahan sa loob ng karamihan sa atin at malawak na ginamit bilang probiotic sa loob ng mahigit isang siglo, na nagpapatunay sa kaligtasan nito.

Ito ang bacterium na pinili ng Synlogic sa engineer upang lumikha ng isang bagong therapeutic "super bacteria" na tinatawag na SYNB1618 para sa mga pasyenteng PKU.

Ipinakilala ng mga mananaliksik ang tatlong mga gene na nagbibigay-daan sa SYNB1618 na baguhin ang isa sa mga bloke ng gusali ng protina, isang amino acid na tinatawag na phenylalanine, patungo sa ligtas na tambalang, phenylpyruvate. Hangga't ang mga antas ng phenylalanine ay pinananatiling mababa, ang mga pasyenteng PKU ay hindi nagpapakita ng anumang mga sintomas at mabuhay na normal na buhay.

Ligtas ba ang GM Bakterya?

Ang mga kalaban ng mga genetically modified organismo ay maaaring sumalungat sa pagdaragdag ng mga mikrobyo ng designer sa aming mga lakas ng loob. Ngunit tulad ng ginagawa nila sa mga genetically modified food, may mga mahigpit na regulasyon sa FDA na tinitiyak na ang mga mikrobyong ito ay ligtas.

Sa kaso ng SYNB1618 tinanggal ng mga mananaliksik ang isang gene na responsable sa paggawa ng isang mahalagang sangkap para sa pagtatayo ng bakterya. Kung ang mga mananaliksik ay hindi nagbibigay ng nawawalang sangkap para sa engineered bakterya, hindi nila maaaring magtiklop at mamamatay. Ito ay isang paraan para sa mga mananaliksik upang kontrolin ang SYNB1618 sa katawan ng isang pasyente.

Nang nasubukan nila ang mga mikrobyo sa mga daga, natuklasan nila na pagkatapos ng 48 oras na walang mahalagang sangkap, ang SYNB1618 ay nawala mula sa kanilang mga lakas ng loob.

Ang mga mananaliksik sa Synlogic din kinuha iba pang mga pag-iingat kapag engineering SYNB1618 at pagpili kung aling mga microbes gamitin para sa therapy. Bukod sa mga gene na idinagdag sa pagproseso ng phenylalanine, ang mga engineered na bakterya ay naglalaman ng eksaktong parehong mga gene bilang orihinal E. coli Nissle 1917 na katutubong sa usok, tinitiyak ang kaligtasan nito.

Talaga Bang Nagtatrabaho?

Kapag napatunayan ng mga mananaliksik na ang bakterya ay maaaring makapagpalit ng phenylalanine sa lab, nagpasya silang pangasiwaan ang bakterya sa mice na may PKU. Ang mga resulta ay nagpakita na ang SYNB1618 ay nagpapasama ng phenylalanine na nagpapalipat-lipat sa bituka ng mga hayop, na bumaba ang mga antas sa dugo ng ginagamot na mga daga.

Tingnan din ang: Pag-aaral ay nagpapahiwatig ng Probiotic Bacteria at Superbugs Maaaring Gumawa ng Elektrisidad

Pagkatapos, naghahanda para sa mga pagsusuri sa mga tao, sinubukan ng mga mananaliksik ang SYNB1618 sa mga monkey, upang matiyak ang kaligtasan at pagiging epektibo sa mga tao. Ang malusog na mga unggoy na walang PKU ay pinakain ng phenylalanine at binigyan ng dosis ng microbes pagkatapos. Matagumpay na nabawasan ng bakterya ng SYNB1618 ang mga antas ng phenylalanine ng dugo - tulad ng ginawa nila sa mouse.

Ang Synlogic ay kasalukuyang sumusubok sa SYNB1618 sa mga tao sa isang klinikal na pagsubok na phase 1.

Ito ay isang hakbang patungo sa isang bagong therapeutic na diskarte na nag-aalok ng mahusay na potensyal na gamutin ang mga sakit ng tao tulad ng diyabetis at kanser at upang subaybayan ang mga antas ng pamamaga sa nagpapaalab na sakit sa bituka.

Habang natutuklasan natin at nauunawaan ang papel ng lahat ng mga microbes na naninirahan sa ating mga katawan, inaasahan ko na makikilala natin ang mga mikrobyo na maaaring ang perpektong mga sasakyan para sa pagdala ng iba't ibang therapies ng gene na nagtuturing ng mas maraming sakit, kabilang ang mga may kinalaman sa metabolismo at ang central nervous system.

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa The Conversation ni Pedro Belda Ferre. Basahin ang orihinal na artikulo dito.