Roman System erméiglecht Fuerscher Bakterien a Mini-Gewëss an engem Plat ze studéieren

Ingenieur Bakterien fir intelligent Sënn an op Krankheetszoustänn z'äntwerten, vun Infektiounen op Kriibs, ass e verspriechende Fokus vun der synthetescher Biologie ginn. Séier Fortschrëtter an Gentechnik Tools hunn d'Fuerscher et erlaabt "Zellen" ze programméieren fir verschidde raffinéiert Aufgaben auszeféieren. Zum Beispill, en Netzwierk vu Genen kënne matenee verbannen fir e genetesche Circuit ze bilden an deem Zellen kënne konstruéiert ginn fir d'Ëmwelt ze senséieren an hiert Verhalen ze moduléieren oder Molekülle an Äntwert ze produzéieren.

Rezent Fuerschung huet festgestallt datt vill Bakterien selektiv Tumoren in vivo koloniséieren, Wëssenschaftler opgefuerdert se als programméierbar Gefierer ze konstruéieren, biologesch "Roboter" an anere Wierder, fir Kriibstherapie ze liwweren. Fuerscher entwéckelen och nei, "intelligent" Medikamenter andeems Bakterien programméiert gi fir aner Krankheeten unzegoen, wéi gastrointestinal Krankheet an Infektiounen. De Schlëssel fir sou "lieweg Medikamenter" ze förderen ass déi bescht therapeutesch Kandidaten z'identifizéieren.

Wéi och ëmmer, wärend déi aktuell synthetesch Biologie Tools eng immens Unzuel vu programméierten Zellen kreéiere kënnen, D'Ofhängegkeet vun de Fuerscher op Déierebaséiert Tester huet d'Zuel vun den Therapien immens limitéiert déi getest kënne ginn a wéi séier. Tatsächlech, d'Fäegkeet fir séier nei Therapien fir Mënschen ze konstruéieren wäit iwwer den Duerchgang vun Déierebaséierten Tester, e grousse Fläschhals fir klinesch Iwwersetzung ze kreéieren.

Fuerscher bei Columbia Engineering mellen haut am PNAS datt se e System entwéckelt hunn, deen et hinnen erlaabt Zénger bis Honnerte vu programméierte Bakterien a Mini-Gewëss an engem Plat ze studéieren, d'Kondensatioun vun der Studie vu Méint op Deeg. Als Beweis vum Konzept, si fokusséiere sech op programméiert antitumor Bakterien ze testen mat Mini-Tumoren genannt Tumor Spheroiden. D'Geschwindegkeet an den héijen Duerchgang vun hirer Technologie, déi se BSCC nennen fir "Bakterien Spheroiden Co-Kultur, "erlaabt e stabile Wuesstum vu Bakterien bannent Tumorsferoiden, déi laangfristeg Studie erméiglechen. D'Method kann och fir aner Bakterienaarten an Zellarten benotzt ginn. D'Team, ënner der Leedung vum Tal Danino, Assistent Professer fir Biomedizinesch Ingenieur, seet dat, no hirem Wëssen, dës Studie ass déi éischt fir séier Bakterietherapien in vitro ze screenen an ze charakteriséieren a wäert en nëtzlecht Tool fir vill Fuerscher am Feld sinn.

"Mir si ganz opgereegt wéi effizient de BSCC ass an denken datt et wierklech konstruéiert bakteriell Therapie fir klinesch Notzung beschleunegt, "Seet den Danino." Duerch d'Kombinatioun vun Automatiséierung a Robotik Technologie, BSCC kann eng grouss Bibliothéik vun Therapien testen fir effektiv Behandlungen ze entdecken. A well BSCC sou wäit applicabel ass, mir kënnen de System änneren fir mënschlech Proben wéi och aner Krankheeten ze testen. Zum Beispill, et hëlleft eis medizinesch Behandlungen ze personaliséieren andeems de Kriibs vum Patient an engem Plat erstallt gëtt, a séier déi bescht Therapie fir de spezifeschen Individuum z'identifizéieren. "

D'Fuerscher woussten datt wärend vill Bakterien an engem Tumor kënne wuessen wéinst dem reduzéierten Immunsystem do, Bakterien ginn ausserhalb vum Tumor ëmbruecht wou den Immunsystem vum Kierper aktiv ass. Inspiréiert vun dësem Mechanismus, si sichen no engem antibakteriellen Agent deen de Bakterien "killen" Effekt baussent de Spheroiden kann imitéieren.

Si hunn e Protokoll entwéckelt fir den Antibiotikum Gentamicin ze benotzen fir Bakterien a Spheroiden z'entwéckelen déi ähnlech wéi Tumoren am Kierper sinn. Benotzt BSCC, si hunn duerno séier eng breet Palette vu programméierten antikanker Bakterietherapien getest aus verschiddenen Aarte vu Bakterien getest, genetesch Circuiten, an therapeutesch Notzlaaschten.

"Mir hunn 3D multicellulär Spheroiden benotzt well se d'Konditioune recapituléieren, déi am mënschleche Kierper fonnt goufen, wéi Sauerstoff an Nährstoffgradienten-dës kënnen net an enger traditioneller 2D Monolayer Zellkultur gemaach ginn, "seet den Auteur vum Pabeier Tetsuhiro Harimoto, deen en Doktorand am Danino's Lab ass. "Zousätzlech, den 3D Spheroid liwwert Bakterien genuch Plaz fir a sengem Kär ze liewen, op déiselwecht Manéier wéi Bakterien Tumoren am Kierper koloniséieren, och eppes wat mir net an der 2D Monolayer Kultur maache kënnen. Plus, et ass einfach grouss Zuelen vun 3D Spheroiden ze maachen an unzepassen fir High-Throughput Screening. "

D'Team huet dem BSCC säin Héichduerchgangssystem benotzt fir séier Poole vu programméierte Bakterien ze charakteriséieren an duerno séier dee beschte Kandidat fir therapeutesch Notzung ze schmuel. Si hunn eng mächteg Therapie fir Colon Kriibs entdeckt, mat engem neie Bakterietoxin ze benotzen, Theta Toxin, kombinéiert mat engem optimalen Medikament Liwwerung genetesche Circuit an attenuéierten Bakterien Salmonella Typhimurium. Si hunn och nei Kombinatioune vu bakteriellen Therapien fonnt, déi d'Effizienz vun der Kriibs nach méi kënne verbesseren.

D'Fuerscher vergläichen hir BSCC Resultater mat deenen, déi an Déieremodeller fonnt goufen, an hunn ähnlech Verhalen vu Bakterien an dëse Modeller fonnt. Si hunn och entdeckt datt hiren Spëtzekandidat, Theta Toxin, ass méi staark wéi Therapien, déi an der Vergaangenheet erstallt goufen, beweist d'Kraaft vum BSCC sengem Héichduerchgangsscreening.

Wärend dem Danino seng Grupp sech op Kriibstherapie fokusséiert an dëser Etude, si hoffen de BSCC auszebauen fir Bakterien-baséiert Therapien fir verschidde Krankheeten ze charakteriséieren, dorënner gastrointestinal Krankheet an Infektiounen. Hiert ultimativt Zil ass dës nei Bakterietherapien an de Kliniken ronderëm d'Welt ze benotzen.

• Nei Studie bitt e bessert Verständnis iwwer d'Sécherheet vun Entwormungsprogrammer
• Nei Studie fënnt datt virdru beschriwwen Differenzen tëscht Endoskopisten net wouer sinn