Naujiems vaistams pristatyti galėtų būti naudojamos į nanomalės švirkštą panašios bakterijų struktūros

Nubraukdami vamzdinius kirminus nuo valčių dugno San Diego uoste, kad juos ištirtumėte, San Diego valstijos universiteto mokslininkai nustatė, kad naudinga bakterija, padedanti jiems kurti kolonijas, taip pat gali būti naudinga žmonių sveikatai, nes tas pats procesas jau gali vykti žmogaus žarnyne.

Ištyrus šią bakteriją, sukeliančią metamorfozę kukliame vamzdiniame kirmine, jūrų mikrobiologai iš SDSU atrado, kad jo pagamintos nanomalės švirkšto formos struktūros - struktūra, pavadinta Mirties žvaigžde dėl savo poveikio - gali būti panaudotos ateityje pristatant naujus vaistus ar vakcinas į tikslines žmonių ląsteles ir audinius.

Vamzdžių kirminai ( Hydroides elegans ) yra mažos jūrų būtybės su kietais lukštais, kurios sukelia daug rūpesčių ir ekonominių nuostolių valčių ir laivų savininkams. Jie prilimpa prie valčių dugno ir sudaro centimetrų storio plutos sluoksnius, taip pat pritraukti kitus bestuburius, pavyzdžiui, barnius, kurie vėliau susidaro ant jų. Tai vadinamasis „biologinis užterštumas“ padidina svorį ir padidina degalų sąnaudas. Taigi, visi, pradedant JAV kariniu jūrų laivynu ir baigiant laivybos bei valčių statybos pramone, yra suinteresuoti sužinoti, kaip jie tai daro ir ką galima padaryti, kad taip neatsitiktų.

Jūrų tyrimai lėmė reikšmingus atradimus

Nicholas Shikuma su SDSU keletą metų studijavo vamzdinius kirminus su studentais savo laboratorijoje, tiksliai suprasti, kodėl jie traukia į tam tikras vandenyno vietas, kur steigia kolonijas.

Ankstesni kitų tyrimai parodė, kad, kaip ir koralų rifai, jūrų ežiai ir jūriniai ūsai, vamzdiniams kirminams taip pat reikėjo palankios aplinkos daugintis, todėl jie paprastai traukė į sritis, kuriose yra sveikų bakterijų, tokių kaip Pseudoalteromonas , naudinga bakterija. Shikuma atrado, kad bakterija turi su metamorfoze susijusių kontraktilinių struktūrų (MAC) - į švirkštą panašių struktūrų, kurios suleidžia turinį į vamzdinių kirmėlių lervas, padedanti paversti ją jaunatvinėmis kirmėlėmis.

Jis ir kolegos mokslininkai nežinojo, ar MAC švirkščia biocheminę medžiagą į vamzdinį kirminą, kad sukeltų metamorfozę ir priliptų prie valčių korpusų. „Shikuma“ laboratorija naudojo krioelektroninės tomografijos vaizdą, kad ištirtų mirties žvaigždės formos įpurškimo sistemų struktūras ir masyvus, kuriuos išskiria bakterija.

Jie atrado, kad švirkšto konstrukcijose yra naujas efektinis baltymas, Mif1, kuris reguliuoja biologinį aktyvumą vamzdinių kirmėlių šeimininkėje, ir būtent šis baltymas yra atsakingas už metamorfozės atsiradimą.

Daugelis patogenų gamina šias švirkštų struktūras, kurios paprastai sukelia ligas. Tačiau tai pirmas kartas, kai atradome bakterijas, kurios švirkštą naudoja simbiotiniam tikslui “.

Nikolajus Šikuma, SDSU

Vogti švirkštus iš fagų, bet dėl ​​geros priežasties

MAC primena panašias švirkštų struktūras, esančias bakteriofaguose - virusus, kurie užkrečia bakterijas - ir evoliuciją, bakterijos „pavogė“ šią struktūrą iš fagų, ir gerai panaudojo.

„Fagai paprastai puola bakterijas su šiomis struktūromis, bet vietoj to, kad užkrėstų kitas bakterijas, į Pseudoalteromonas dabar jis naudojamas bendrauti su kitais gyvūnais, pvz., vamzdinių kirmėlių, vabzdžiai, ir pelių ląstelės, “, - sakė Shikuma.

"MAC sukuriamos, kai bakterijos lizuoja ląsteles - kai ląstelės susprogsta - ir bakterijos, kurios tai daro, vėliau miršta, taigi tai beveik kaip altruizmas, nes tai naudinga likusiai bakterijų populiacijai “.

Ne kiekviena šios padermės bakterija gamina MAC, tai daro tik vienas iš 50, bet kadangi mes galime pagaminti trilijonus šių bakterijų, tiekimas nebus problema, o daugiau jų gali būti suprojektuota MAC gamybai, - paaiškino jis.

Rezultatai bus paskelbti rugsėjo 17 d eLife žurnalas, ir sekti ant kulnų naujausiam Shikuma laboratorijos leidiniui, kuris buvo paskelbtas Ląstelių ataskaitos šių metų birželį, kuriame buvo nagrinėjama, kaip ši bakterija sąveikauja in vitro su vabzdžių ir pelių ląstelėmis. Šis dokumentas parodė, kaip mikroskopinės švirkšto struktūros gali būti pakeistos naudingomis apkrovomis, kurios gali turėti vaistų ar vakcinų.

Shikuma gavo laikiną patentą dėl abiejų dokumentų išvadų, naudojant MAC modifikuotiems baltymams pristatyti. Kitas žingsnis, Dabartiniai jo laboratorijos tyrimai apima žmogaus mikrobiomų projekto gavybos duomenis, siekiant išsiaiškinti, ar mes, žmonės, turime tą pačią bakterijų švirkšto struktūrą savo žarnyne, kurią galima panaudoti terapijai.

• Erkės dabar neša įvairias ligas,
• Žarnyno bakterijų pokyčiai turi įtakos vilkligės gydymo rezultatams nėštumo metu