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Les bactéries génétiquement conçues conçues avec des contrôles de thermostat peuvent aider à traiter les maladies

Un aide neuf dans le combat contre le cancer et d'autres maladies de l'intestin peut être des bactéries génétiquement modifiées qui relâchent des médicaments aux tumeurs ou à l'intestin.

Maintenant, une étude neuve réalisée utilisant des souris explique comment les médecins pourraient un jour mieux régler ces microbes thérapeutiques en les concevant pour répondre à la température. Par exemple, si des bactéries conçues étaient administrées à un patient présentant une maladie, les médecins pourraient, dans la théorie, demander aux bactéries de relâcher le médicament juste au site d'intérêt, et nulle part ailleurs dans le fuselage, à l'aide de l'ultrason de réchauffer doucement le tissu.

Des « bactéries peuvent être conçues pour agir comme les agents spéciaux combattant la maladie dans nos fuselages, » dit Mikhail Shapiro, professeur adjoint de Caltech du génie chimique et l'investigateur principal d'héritage, dont l'objectif général de recherches est de produire des voies neuves à les deux conçoivent et règlent des cellules--cellules bactériennes et cellules humaines--pour des buts médicinaux. « Nous établissons des talkie - walkies pour les cellules ainsi nous pouvons écouter et leur parler. »

Shapiro est investigateur principal sur un papier au sujet recherche neuve du 14 novembre publié dans la biologie de produit chimique de nature de tourillon. Les auteurs de colead sont Dan Piraner et Mohamad Abedi, étudiants de troisième cycle dans le laboratoire de Shapiro.

La recherche montre également comment ces bactéries conçues, une fois dans un patient, pourraient être programmées cesser d'administrer un thérapeutique ou s'autodétruire si la température du patient s'élève d'une fièvre. Une fièvre pourrait signaler que le traitement ne fonctionne pas, et il serait ainsi dans le meilleur intérêt du patient pour que les bactéries mettent fin à son activité.

Dans une autre application de la technologie, les chercheurs ont expliqué comment les bactéries pourraient être conçues pour se détruire une fois qu'elles laissent le fuselage d'un patient par la défécation. La température plus basse en dehors de du fuselage d'un hôte signalerait les bactéries conçues pour actionner un contact génétique de destruction, dissipant de ce fait des préoccupations au sujet des microbes génétiquement modifiés s'écartant à l'environnement.

« Nous pouvons utiliser ces interrupteurs thermiques dans les bactéries pour régler un grand choix de comportements, » dit Shapiro.

La stratégie d'employer les bactéries conçues pour combattre la maladie--une partie d'une thérapeutique microbienne appelée croissante d'inducteur--a montré une certaine promesse dans les modèles animaux et les êtres humains. La recherche précédente a expliqué que quelques bactéries effectuent naturellement leur chemin vers des sites tumoraux parce qu'elles préfèrent les environnements à faible teneur en oxygène des tumeurs. Les études ont prouvé que ces bactéries peuvent être dirigées relâcher un médicament sur des tumeurs, telles que l'hémolysine de tumeur-destruction de médicament. D'autres études ont prouvé que les bactéries administrées à l'intestin peuvent relâcher des molécules pour réduire l'inflammation. Mais ces bactéries pourraient finir dans d'autres parties du fuselage, et pas simplement aux sites d'intérêt.

La méthode développée par le laboratoire de Shapiro résout ce problème en fournissant un mécanisme par lequel des bactéries peuvent être chargées de diriger des médicaments seulement vers une région anatomique spécifique. L'idée est que les bactéries génétiquement conçues lanceraient leur programme thérapeutique à une certaine température induite par l'intermédiaire des outils d'ultrason, qui chauffent doucement des tissus avec la précision de mm. Un docteur pourrait, dans la théorie, administrer les bactéries génétiquement modifiées à un malade du cancer et puis, en orientant l'ultrason au site tumoral, déclenchent les bactéries pour combattre la tumeur.

« Nous pouvons dans l'espace et régler temporellement l'activité des bactéries, » dit Abedi. « Nous pouvons communiquer avec elles et leur dire quand et où quelque chose doit être faite. »

Pour produire thermiquement les bactéries contrôlables, l'équipe a dû la première fois trouver les contacts génétiques de candidat dont l'activité dépend des changements de température. Ils ont éventuel recensé deux candidats. Le premier est une protéine dans la bactérie Salmonelle, et le deuxième provient d'un virus bactérien appelé un bactériophage. Les deux protéines grippent à l'ADN pour tourner un circuit génétique mise en marche/arrêt en réponse à la température.

Ensuite, les scientifiques ont employé une technique de bureau d'études de protéine--« a dirigé l'évolution, » frayé par Frances Arnold de Caltech--pour évoluer les protéines dans le laboratoire et ajuster leurs températures de commutation. Par exemple, la protéine de salmonelle a été initialement activée par les températures s'échelonnant entre 42 et 44 degrés Celsius. Utilisant l'évolution dirigée, les scientifiques ont produit des versions avec les températures d'activation entre 36 et 39 degrés Celsius. Quand ces contacts génétiques sont utilisés pour régler l'expression des protéines thérapeutiques, ils peuvent agir comme des contrôles thermiques de tourner le traitement mise en marche/arrêt à une température donnée.

« Quand nous pensions à la façon obtenir des bactéries de détecter la température, nous avons regardé la nature et avons trouvé quelques systèmes où les bactéries peuvent faire ceci, » dit Piraner. « Nous avons vérifié le rendement, avons trouvé ceux qui ont eu le meilleur rendement de commutation. De là, nous avons continué pour constater qu'ils pourraient être ajustés et amplifiés. Il a tout commencé par ce que la nature nous a donné, et le bureau d'études nous a pris le reste de la voie. »

Source:

California Institute of Technology