Наноразмерные бактериальные структуры, похожие на шприцы, могут быть использованы для доставки новых лекарств

Соскребая трубчатых червей со дна лодок в гавани Сан-Диего, чтобы изучить их, Исследователи из Государственного университета Сан-Диего обнаружили, что полезные бактерии, которые помогают им в создании колоний, также могут быть благом для здоровья человека. потому что тот же процесс может уже происходить в кишечнике человека.

Изучив эту бактерию, вызывающую метаморфоз в скромном трубчатом черве, морские микробиологи из SDSU обнаружили, что созданные им наноразмерные шприцевидные структуры - структура, получившая прозвище «Звезда Смерти» за эффект, который она оказывает, - могут быть использованы в будущем для доставки новых терапевтических средств или вакцин к целевым клеткам и тканям человека.

Трубочные черви ( Hydroides elegans ) - крошечные морские существа с твердым панцирем, которые доставляют много хлопот и экономических потерь судовладельцам. Они прилипают к днищу лодок и образуют твердые слои толщиной в несколько сантиметров. а также привлекают других беспозвоночных, например, ракушек, которые затем формируются на них. Это так называемое «биообрастание» приводит к увеличению веса и расходу топлива. Так, Все, от ВМС США до судостроителей и судостроителей, заинтересованы в том, чтобы узнать, как они это делают и что можно сделать, чтобы этого не произошло.

Морские исследования привели к значительным открытиям

Николас Шикума из SDSU уже несколько лет изучает трубчатых червей со студентами в своей лаборатории. чтобы точно понять, почему их тянет к определенным местам в океане, где они основывают колонии.

Предыдущие исследования показали, что, как и коралловые рифы, морские ежи и морские сквирты, трубчатым червям также нужна была благоприятная среда для размножения, поэтому они обычно тяготели к местам со здоровыми популяциями бактерий, таких как Псевдоальтеромонады , полезная бактерия. Шикума обнаружил, что у бактерии есть сокращающие структуры, связанные с метаморфозом (MAC) - структуры, похожие на шприц, которые вводят содержимое в личинок трубчатых червей, помогая превратить его в молодых червей.

Чего он и его коллеги-ученые не знали, так это того, вводили ли МАК биохимические вещества в трубчатого червя, чтобы вызвать метаморфоз и прилипнуть к корпусам лодок. Лаборатория Шикумы использовала криоэлектронную томографию для изучения структур и обнаружила массивы инъекционных систем в форме звезды смерти. которые выпускаются бактериями.

Они обнаружили, что структуры шприца содержат новый эффекторный белок, Mif1, регулирует биологическую активность трубчатого червя-хозяина, и именно этот белок ответственен за метаморфоз.

<цитата>

Эти структуры шприца, которые обычно вызывают заболевания, образуются множеством патогенов. Но мы впервые обнаружили бактерии, которые используют шприц в симбиотических целях ».

Николас Шикума, SDSU

Кража шприцев у фагов, но по уважительной причине

МАК напоминают аналогичные структуры шприцев, обнаруженные на бактериофагах - вирусах, инфицирующих бактерии - и в процессе эволюции, бактерии «украли» эту структуру у фагов, и нашли ему хорошее применение.

«Фаги обычно атакуют бактерии с помощью этих структур, но вместо того, чтобы использовать его для заражения других бактерий, в Псевдоальтеромонады теперь использует его для взаимодействия с другими животными, такие как трубчатые черви, насекомые и мышиные клетки, "- сказал Шикума.

"МАК создаются, когда бактерии подвергаются лизису клеток - когда клетки взрываются сами по себе - и бактерии, которые это делают, впоследствии умирают, так что это почти похоже на альтруизм, потому что он приносит пользу остальной бактериальной популяции ».

Не каждая бактерия в этом штамме продуцирует МАК, так поступает только один из 50, но поскольку мы можем производить триллионы этих бактерий, поставка не будет проблемой, и их можно будет спроектировать для производства МАП, он объяснил.

Результаты будут опубликованы 17 сентября в электронная жизнь журнал и следуйте по пятам за недавней публикацией из лаборатории Шикумы, которая была опубликована в Отчеты по ячейкам в июне этого года, в котором изучалось, как эта бактерия взаимодействует in vitro с клетками насекомых и мышей. В этой статье было показано, как микроскопические структуры шприцев могут быть модифицированы с помощью полезных грузов, которые потенциально могут нести лекарства или вакцины.

Шикума получил предварительный патент на результаты обеих статей, об использовании MAC для доставки модифицированных белков. В качестве следующего шага Текущее исследование в его лаборатории включает сбор данных из проекта «Микробиом человека», чтобы выяснить, есть ли у нас, людей, такая же структура бактериального шприца в кишечнике, которую можно использовать для лечения.

• Клещи теперь переносят множество болезней,
• Бактериальные изменения кишечника влияют на результаты лечения волчанки во время беременности