Az új rendszer lehetővé teszi a kutatók számára, hogy egy edényben lévő mini-szövetekben lévő baktériumokat tanulmányozzák

Baktériumokat fejlesztenek a betegségállapotok intelligens érzékeléséhez és reagálásához, a fertőzésektől a rákig, a szintetikus biológia ígéretes fókuszává vált. A géntechnológiai eszközök gyors fejlődése lehetővé tette a kutatók számára, hogy "programozzák" a sejteket különféle bonyolult feladatok elvégzésére. Például, gének hálózata összekapcsolható egy genetikai áramkör kialakítására, amelyben a sejteket úgy lehet megtervezni, hogy érzékeljék a környezetet, és modulálják viselkedésüket, vagy válaszként molekulákat termeljenek.

A legújabb kutatások azt találták, hogy sok baktérium szelektíven kolonizálja a daganatokat in vivo, arra késztették a tudósokat, hogy programozható járművekké tervezzék őket, más szóval, a biológiai "robotok", rákellenes terápiás szerek szállítására. A kutatók új fejlesztéseket is kifejlesztenek, "intelligens" gyógyszerek a baktériumok programozásával más betegségek kezelésére, mint például a gyomor -bélrendszeri betegségek és fertőzések. Az ilyen "élő gyógyszerek" előmozdításának kulcsa az, hogy képesek vagyunk azonosítani a legjobb terápiás jelölteket.

Azonban, míg a jelenlegi szintetikus biológiai eszközök óriási számú programozott sejtet hozhatnak létre, A kutatók állat-alapú tesztektől való függése nagymértékben korlátozta a tesztelhető terápiák számát és milyen gyorsan. Valójában, az új terápiák gyors kidolgozásának képessége az emberek számára messze felülmúlja az állatokon végzett vizsgálatok teljesítményét, jelentős szűk keresztmetszetet teremtve a klinikai fordításban.

A Columbia Engineering kutatói ma a PNAS-ban arról számolnak be, hogy kifejlesztettek egy rendszert, amely lehetővé teszi számukra, hogy több tízezertől százig programozott baktériumokat vizsgáljanak egy edényben, hónapokról napokra sűrítve a tanulmányi időt. A koncepció bizonyítékaként, a programozott tumorellenes baktériumok tesztelésére összpontosítottak, daganatgömböknek nevezett mini-tumorok segítségével. Technológiájuk sebessége és nagy teljesítménye, amelyet BSCC-nek neveznek a "baktérium szferoidok együttes tenyésztésére", "lehetővé teszi a baktériumok stabil növekedését a daganatgömbökben, lehetővé téve a hosszú távú vizsgálatot. A módszer más baktériumfajokra és sejttípusokra is alkalmazható. A csapat, Tal Danino vezetésével, az orvosbiológia adjunktusa, azt mondja hogy, tudomásuk szerint, ez a tanulmány az első, amely gyorsan szűri és jellemzi a baktériumterápiákat in vitro, és hasznos eszköz lesz számos kutató számára.

"Nagyon izgatottak vagyunk, hogy mennyire hatékony a BSCC, és úgy gondoljuk, hogy valóban felgyorsítja a klinikai felhasználásra tervezett bakteriális terápiát, - mondja Danino. - Az automatizálás és a robotikai technológia ötvözésével A BSCC a terápiák nagy könyvtárát tesztelheti a hatékony kezelések felfedezése érdekében. És mivel a BSCC olyan széles körben alkalmazható, módosíthatjuk a rendszert emberi minták, valamint egyéb betegségek tesztelésére. Például, segít személyre szabni az orvosi kezeléseket azáltal, hogy a páciens rákját egy edényben hozzuk létre, és gyorsan azonosítani a legjobb terápiát az adott egyén számára. "

A kutatók tudták, hogy bár sok baktérium nőhet a daganat belsejében, mivel az immunrendszer gyengül, a baktériumok elpusztulnak a daganaton kívül, ahol a szervezet immunrendszere aktív. E mechanizmus ihlette, olyan antibakteriális szert kerestek, amely utánozhatja a baktériumok „ölő” hatását a gömbökön kívül.

Kidolgoztak egy protokollt, amellyel a gentamicin antibiotikumot felhasználva baktériumokat szaporíthatnak a gömbök belsejében, amelyek hasonlóak a test daganataihoz. A BSCC használatával, majd gyorsan kipróbálták a különféle típusú baktériumokból álló, programozott rákellenes terápiák széles skáláját, genetikai körök, és terápiás hasznos teher.

"3D többsejtű gömböket használtunk, mert összefoglalják az emberi testben található állapotokat, mint például az oxigén és a tápanyag gradiensek-ezeket nem lehet hagyományos 2D egyrétegű sejttenyészetben előállítani, " - mondja a lap vezető szerzője, Tetsuhiro Harimoto, aki PhD hallgató Danino laborjában. "Továbbá, a 3D gömb elegendő helyet biztosít a baktériumoknak a magjában való élethez, nagyjából ugyanúgy, ahogyan a baktériumok megtelepítik a daganatokat a szervezetben, szintén olyasmi, amit nem tehetünk a 2D egyrétegű kultúrában. Plusz, egyszerű nagy mennyiségű 3D gömböt készíteni és nagy teljesítményű szűrésre adaptálni. "

A csapat a BSCC nagy áteresztőképességű rendszerét használta a programozott baktériumkészletek gyors jellemzésére, majd a terápiás felhasználásra legjobb jelölt szűkítésére. Felfedezték a vastagbélrák hatékony terápiáját, új bakteriális toxint használnak, théta toxin, kombinálva az optimális gyógyszerbeadási genetikai körrel a legyengített Salmonella Typhimurium baktériumokban. A bakteriális terápiák új kombinációit is megtalálták, amelyek még tovább javíthatják a rákellenes hatékonyságot.

A kutatók összehasonlították BSCC eredményeiket az állatmodellekben talált eredményekkel, és a baktériumok hasonló viselkedését találták ezekben a modellekben. Azt is felfedezték, hogy legjobb jelöltjük, théta toxin, hatékonyabb, mint a korábban létrehozott terápiák, bemutatva a BSCC nagy teljesítményű szűrésének erejét.

Míg Danino csoportja ebben a tanulmányban a rákterápiára összpontosított, remélik, hogy a BSCC-t kiterjesztik a baktérium-alapú terápiák jellemzésére különböző betegségekre, beleértve a gyomor -bélrendszeri betegségeket és fertőzéseket. Végső céljuk az, hogy ezeket az új bakteriális terápiákat a világ klinikáin alkalmazzák.

• Egy új tanulmány jobban megérti a féregtelenítő programok biztonságát
• Egy új tanulmány megállapítja, hogy a korábban leírt különbségek az endoszkóposok között nem igazak