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I batteri geneticamente costruiti progettati con i comandi del termostato possono contribuire a trattare le malattie

Un nuovo assistente nella lotta contro cancro ed altre malattie dell'intestino può essere batteri geneticamente alterati che rilasciano le medicine ai tumori o all'intestino.

Ora, un nuovo studio svolto facendo uso dei mouse dimostra come medici potrebbero l'un giorno regolamentare meglio quei microbi terapeutici costruendoli per rispondere alla temperatura. Per esempio, se i batteri costruiti fossero amministrati ad un paziente con una malattia, medici potrebbero, nella teoria, istruire i batteri rilasciare la medicina appena al sito di interesse e da nessun'altra parte nell'organismo, usando l'ultrasuono per riscaldare delicatamente il tessuto.

“I batteri possono essere destinati per agire come gli agenti speciali che combattono la malattia nei nostri organismi,„ dice il Mikhail Shapiro, assistente universitario di Caltech dell'ingegneria chimica ed il ricercatore principale di eredità, di cui lo scopo globale della ricerca è di creare nuovi modi ad entrambi prevede e gestisce le celle--celle e cellule umane batteriche--per gli scopi medicinali. “Stiamo costruendo i walkie-talkie per le celle in modo da possiamo sia ascoltare che parlare con loro.„

Shapiro è ricercatore principale su un documento circa il 14 novembre pubblicato la nuova ricerca nella biologia del prodotto chimico della natura del giornale. Gli autori del colead sono Dan Piraner e Mohamad Abedi, dottorandi nel laboratorio di Shapiro.

La ricerca egualmente mostra come questi batteri costruiti, una volta in un paziente, potrebbero essere programmati smettere di amministrare un terapeutico o autodistruggersi se gli aumenti di temperatura del paziente da una febbre. Una febbre potrebbe segnalare che la terapia non sta funzionando e sarebbe così nell'interesse del paziente affinchè i batteri terminasse la sua attività.

In un'altra applicazione della tecnologia, i ricercatori hanno dimostrato come i batteri potrebbero essere destinati per distruggersi lasciano una volta che l'organismo di un paziente con defecazione. La temperatura più insufficiente fuori dell'organismo di ospite segnalerebbe i batteri costruiti per attivare un'opzione genetica di uccisione, quindi alleviante le preoccupazioni circa i microbi geneticamente alterati che si spargono all'ambiente.

“Possiamo utilizzare queste opzioni termiche in batteri per gestire vari comportamenti,„ dice Shapiro.

La strategia di usando i batteri costruiti per combattere malattia--la parte di un campo crescente ha chiamato la terapeutica microbica--ha indicato una certa promessa nei modelli ed in esseri umani animali. La ricerca precedente ha dimostrato che alcuni batteri fanno naturalmente il loro modo ai siti del tumore perché preferiscono gli ambienti dell'basso ossigeno dei tumori. Gli studi hanno indicato che questi batteri possono essere diretti rilasciare una medicina sui tumori, quale l'emolisina tumore-distruggente della droga. Altri studi hanno indicato che i batteri amministrati all'intestino possono rilasciare le molecole per diminuire l'infiammazione. Ma questi batteri hanno potuto finire in altre parti dell'organismo e non appena ai siti di interesse.

Il metodo messo a punto dal laboratorio di Shapiro risolve questo problema fornendo un meccanismo attraverso cui i batteri possono essere incaricati di dirigere le droghe soltanto verso una sede anatomica specifica. L'idea è che i batteri geneticamente costruiti attiverebbero il loro programma terapeutico ad una determinata temperatura indotta tramite strumenti di ultrasuono, che riscaldano delicatamente i tessuti con precisione di millimetro. Un medico potrebbe, nella teoria, amministrare i batteri geneticamente alterati ad un malato di cancro e poi, mettendo a fuoco l'ultrasuono al sito del tumore, avvia i batteri per combattere il tumore.

“Possiamo nello spazio e gestire temporaneamente l'attività dei batteri,„ dice Abedi. “Possiamo comunicare con loro e dire loro quando e dove qualcosa deve essere fatto.„

Per creare termicamente i batteri controllabili, il gruppo in primo luogo ha dovuto trovare le opzioni genetiche del candidato di cui l'attività dipende dai mutamenti di temperatura. Infine hanno identificato due candidati. Il primo è una proteina nei batteri della salmonella ed il secondo proviene da un virus batterico chiamato un batteriofago. Entrambe le proteine legano a DNA per girare un circuito genetico inserita/disinserita in risposta alla temperatura.

Dopo, gli scienziati hanno usato una tecnica di assistenza tecnica della proteina--“ha diretto l'evoluzione,„ pionieristico a dal Frances Arnold di Caltech--per evolvere le proteine in laboratorio e sintonizzare le loro temperature di commutazione. Per esempio, la proteina della salmonella originalmente è stata attivata dalle temperature che variano fra centigrado 42 e 44 gradi. Facendo uso di evoluzione diretta, gli scienziati hanno generato le versioni con le temperature di attivazione fra centigrado 36 e 39 gradi. Quando queste opzioni genetiche sono utilizzate per gestire l'espressione delle proteine terapeutiche, possono agire come i comandi termici per girare la terapia inserita/disinserita ad una temperatura data.

“Quando stavamo pensando a come convincere i batteri a percepire la temperatura, abbiamo esaminato la natura ed abbiamo trovato alcuni sistemi in cui i batteri possono fare questo,„ dice Piraner. “Abbiamo verificato la prestazione, abbiamo trovato quei che avessero la migliore prestazione di commutazione. Da là, abbiamo continuato a trovare che potrebbero essere sintonizzati ed ampliati. Interamente ha cominciato con cui la natura ci ha dato e l'assistenza tecnica ci ha catturato il resto del modo.„

Source:

California Institute of Technology