Zdaj, raziskovalci z inštituta Wyss na univerzi Harvard, Harvard Medical School (HMS), ter Brigham in Ženska bolnišnica sta uspešno izdelala genetski sistem za prenos signala, v katerem lahko molekularni signal, ki ga pošljejo bakterije Salmonella Typhimurium kot odziv na okoljski znak, sprejme in zabeleži E. coli v črevesju miši, s tem približali znanstvenike korak k razvoju "sintetičnega mikrobioma", sestavljenega iz bakterij, ki so programirane za opravljanje določenih funkcij. O študiji poročajo v Sintetična biologija ACS .
"Za izboljšanje zdravja ljudi z inženirskimi črevesnimi bakterijami, začeti moramo ugotavljati, kako bakterije komunicirati, "je rekla Suhyun Kim, podiplomski študent v laboratoriju Pamele Silver na inštitutu Wyss in HMS, ki je prvi avtor prispevka. "Prepričati se želimo, z razvojem inženirskih probiotikov, imamo sredstva za usklajeno usklajevanje in nadzor. "
Ekipa je izkoristila sposobnost, ki se naravno pojavlja pri nekaterih sevih bakterij, imenovanih "zaznavanje kvoruma", "v katerem bakterije pošiljajo in sprejemajo signalne molekule, ki kažejo na splošno gostoto bakterijske kolonije in uravnavajo izražanje številnih genov, vključenih v skupinske dejavnosti. Posebna vrsta zaznavanja zbora, znana kot acil-homoserin lakton (acil-HSL), ima v črevesju sesalcev še niso opazili, zato se je ekipa odločila, da preveri, ali bi lahko preoblikovali njen signalni sistem, da bi z genskim inženiringom ustvarili bakterijski sistem prenosa informacij.
Raziskovalci so predstavili dva nova genetska vezja v različnih kolonijah seva E. coli bakterije:"signalni" krog, in "odzivno" vezje. Signalno vezje vsebuje eno kopijo gena, imenovanega luxI, ki ga vklopi molekula anhidrotetraciklin (ATC) in proizvaja signalno molekulo, ki zaznava kvorum. Odzivni krog je strukturiran tako, da ko se signalna molekula veže nanj, gen, imenovan cro, se aktivira za proizvodnjo proteina Cro, ki nato vklopi "pomnilniški element" v odzivnem vezju. Spominski element izraža dva dodatna gena:LacZ in drugo kopijo cro. Ekspresija LacZ povzroči, da bakterija obarva modro, če jo nanesemo na poseben agar, s tem dobimo vizualno potrditev, da je signalna molekula sprejeta. Dodatna kopija cro tvori zanko pozitivne povratne informacije, ki ohranja vklopljen pomnilniški element, zagotavljanje, da bakterija v daljšem časovnem obdobju še naprej izraža LacZ.
Raziskovalci so potrdili, da ta sistem deluje in vitro pri obeh E. coli in S. Typhimurium bakterije, opazili, da je odzivna bakterija postala modra, ko je bil signalni bakteriji dodan ATC. Če želite preveriti, ali deluje in vivo, upravljali so tako podpisnika kot odzivnika E. coli bakterije za miši, in nato mišem dva dni dali ATC v pitno vodo. Ko smo analizirali fekalne vzorce miši, več kot polovica miši je pokazala jasne znake prenosa signala 3OC6HSL, ki je trajal po dveh dneh na ATC.
"Bilo je vznemirljivo in obetavno, da je naš sistem, z enojnimi vezji na osnovi kopije, lahko ustvari funkcionalno komunikacijo v črevesju miške, "je pojasnila Kim." Tradicionalni genski inženiring vnese več kopij gena, ki nas zanima, v bakterijski genom prek plazmidov, ki obremenjujoče bakterije močno presnavljajo in povzročajo, da jih druge bakterije v gostitelju zlahka premagajo. "
Končno, ekipa je ponovila poskus in vivo, vendar je mišim dal signalizacijo S. Typhimurium bakterije in E. coli odzivna bakterija, da bi ugotovili, ali bi se signal lahko prenašal na različne vrste bakterij v črevesju miši. Vse miši so imele znake prenosa signala, ki potrjuje, da so zasnovana vezja omogočala komunikacijo med različnimi vrstami bakterij v kompleksnem okolju črevesja sesalcev.
Raziskovalci upajo, da bodo to preiskavo nadaljevali z inženiringom več vrst bakterij, da bodo lahko komunicirale, ter z iskanjem in razvojem drugih signalnih molekul, ki jih je mogoče uporabiti za prenos informacij med njimi.
"Na koncu, želimo ustvariti sintetični mikrobiom s popolnoma ali večinoma inženirskimi vrstami bakterij v našem črevesju, od katerih ima vsaka posebno funkcijo (npr. odkrivanje in zdravljenje bolezni, ustvarjanje koristnih molekul, izboljšanje prebave, itd.), ampak tudi komunicira z drugimi, da zagotovi, da so vsi uravnoteženi za optimalno zdravje ljudi, "je dejal ustrezni avtor Silver, Doktor znanosti, član ustanovne fakultete inštituta Wyss, ki je tudi profesor biokemije in sistemske biologije na HMS Elliot T. in Onie H. Adams.
"Mikrobiom je naslednja meja tako v medicini kot tudi v zdravju. Razvoj novih tehnologij za boljše inženirstvo črevesnih mikrobov ob hvaležnosti, da delujejo kot del kompleksne skupnosti, kot je bilo storjeno tukaj, predstavlja velik korak naprej v tej smeri, "je dejal ustanovni direktor Wyss Donald Ingber, M.D., Doktor znanosti, ki je tudi profesor Judah Folkman za vaskularno biologijo na HMS in program za vaskularno biologijo v otroški bolnišnici Boston, kot tudi profesor bioinženiringa na SEAS.
Znanstveniki razvijajo peptide, ki obnovijo ravnovesje v črevesnih bakterijah in obrnejo aterosklerozo
Raziskovalci še naprej raziskujejo vlogo črevesnih bakterij na zdravje, vključno z njeno povezavo z depresijo, avtoimunske bolezni, duševno zdravje, in debelost. Zdaj, skupina znanstvenikov pri Scri
Crohnova bolezen
Crohnova bolezen povzroča vnetje prebavil. Lahko ga zamenjamo z ulceroznim kolitisom in sindromom razdražljivega črevesja, vendar je Crohnova bolezen edinstvena sama po sebi. Na kliniki Ogden GI v McK
Elektronska tableta za odkrivanje plinov za diagnosticiranje bolezni prebavil
Znanstveniki z univerze RMIT, Melbourne, so izdelali elektronsko tableto, ki lahko odkrije posebne pline v črevesju in pomaga zdravnikom pri diagnosticiranju bolezni prebavil, kot je sindrom razdražlj
