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As bactérias Genetically projetadas projetadas com controles do termostato podem ajudar a tratar doenças

Um ajudante novo na luta contra o cancro e as outras doenças do intestino pode ser as bactérias genetically alteradas que liberam medicinas aos tumores ou ao intestino.

Agora, um estudo novo executado usando ratos demonstra como os doutores puderam um dia melhor regular aqueles micróbios terapêuticos projetando os para responder à temperatura. Por exemplo, se as bactérias projetadas foram administradas a um paciente com uma doença, os doutores poderiam, na teoria, instruir as bactérias liberar a medicina apenas ao local do interesse, e em nenhuma parte outro no corpo, usando o ultra-som para aquecer delicadamente acima o tecido.

As “bactérias podem ser projectadas actuar como os agentes especiais que lutam a doença em nossos corpos,” diz o Mikhail Shapiro de Caltech, professor adjunto da engenharia química e o investigador principal da herança, cujo o objetivo total da pesquisa é criar maneiras novas a ambos visualiza e controla pilhas--pilhas bacterianas e pilhas humanas--para finalidades medicinais. “Nós estamos construindo Walkietalkie para as pilhas assim que nós podemos escutar-lhes e falar.”

Shapiro é investigador principal em um papel sobre pesquisa nova o 14 de novembro publicado na biologia do produto químico da natureza do jornal. Os autores do colead são Dan Piraner e Mohamad Abedi, alunos diplomados no laboratório de Shapiro.

A pesquisa igualmente mostra como estas bactérias projetadas, uma vez em um paciente, poderiam ser programadas parar de administrar um terapêutico ou se destruir se a temperatura do paciente aumenta de uma febre. Uma febre pôde sinalizar que a terapia não está trabalhando, e assim estaria no melhor interesse do paciente para que as bactérias terminem sua actividade.

Em uma outra aplicação da tecnologia, os pesquisadores demonstraram como as bactérias poderiam ser projectadas se destruir uma vez que deixam o corpo de um paciente com a defecação. A temperatura mais baixa fora do corpo de um anfitrião sinalizaria as bactérias projetadas para activar um interruptor genético da matança, aliviando desse modo interesses sobre os micróbios genetically alterados que espalham ao ambiente.

“Nós podemos usar estes interruptores térmicos nas bactérias para controlar uma variedade de comportamentos,” diz Shapiro.

A estratégia de usar as bactérias projetadas para lutar a doença--a parte de um campo crescente chamou a terapêutica microbiana--mostrou alguma promessa nos modelos e nos seres humanos animais. A pesquisa precedente demonstrou que algumas bactérias fazem naturalmente sua maneira aos locais do tumor porque preferem os ambientes do baixo-oxigênio dos tumores. Os estudos mostraram que estas bactérias podem ser dirigidas liberar uma medicina em tumores, tais como o hemolysin dedestruição da droga. Outros estudos mostraram que as bactérias administradas ao intestino podem liberar moléculas para reduzir a inflamação. Mas estas bactérias puderam terminar acima em outras parcelas do corpo, e não apenas nos locais do interesse.

O método desenvolvido pelo laboratório de Shapiro resolve este problema fornecendo um mecanismo através de que as bactérias podem ser instruídas dirigir drogas somente a um local anatômico específico. A ideia é que as bactérias genetically projetadas activariam seu programa terapêutico em uma determinada temperatura induzida através das ferramentas do ultra-som, que aquecem delicadamente tecidos com precisão do milímetro. Um doutor poderia, na teoria, administrar as bactérias genetically alteradas a uma paciente que sofre de cancro e então, focalizando o ultra-som no local do tumor, provoca as bactérias para lutar o tumor.

“Nós podemos espacial e para controlar temporal a actividade das bactérias,” diz Abedi. “Nós podemos comunicar-se com elas e dizer-lhes quando e onde algo precisa de ser feito.”

Para criar tèrmica primeiramente as bactérias verificáveis, a equipe necessário para encontrar os interruptores genéticos do candidato cuja a actividade depende das mudanças de temperatura. Identificaram finalmente dois candidatos. O primeiro é uma proteína nas bactérias das salmonelas, e o segundo origina de um vírus bacteriano chamado um bacteriófago. Ambas as proteínas ligam ao ADN para girar um circuito genético de ligar/desligar em resposta à temperatura.

Em seguida, os cientistas usaram uma técnica da engenharia da proteína--“dirigiu a evolução,” aberto caminho pelo Frances Arnold de Caltech--para evoluir as proteínas no laboratório e ajustar suas temperaturas do interruptor. Por exemplo, a proteína das salmonelas foi activada originalmente pelas temperaturas que variam entre 42 e 44 graus Célsio. Usar-se dirigiu a evolução, as versões geradas cientistas com temperaturas da activação entre 36 e 39 graus Célsio. Quando estes interruptores genéticos são usados para controlar a expressão de proteínas terapêuticas, podem actuar como controles térmicos para girar a terapia de ligar/desligar em uma temperatura dada.

“Quando nós estávamos pensando sobre como conseguir as bactérias detectar a temperatura, nós olhamos a natureza e encontramos alguns sistemas onde as bactérias podem fazer esta,” diz Piraner. “Nós testamos o desempenho, encontramos esses que tiveram o melhor desempenho do interruptor. De lá, nós fomos sobre encontrar que poderiam ser ajustados e amplificado. Começou toda com o que a natureza nos deu, e a engenharia tomou-nos o resto da maneira.”

Source:

California Institute of Technology