Wissenschaftler haben einen thermischen Schalter für Bakterien entwickelt, um die Arzneimittelabgabe zu steuern

Barth van Rossum

Eine neue Studie des California Institute of Technology schlägt vor, die Temperatur genetisch veränderter Bakterien zu kontrollieren. Sie liefern das Medikament an das gewünschte Organ und zerstören sich dann selbst. Vermutlich wird diese Technologie zur Bekämpfung von Krebs und anderen Krankheiten beitragen.

Mikroben wurden bereits auf ihre Fähigkeit zur Bekämpfung von Krankheiten getestet. Da sie jedoch ohne ein hinreichend klares Ziel in den Körper geleitet werden, befinden sie sich in der Regel nicht nur an der Stelle des Tumors, sondern auch an anderen Organen. Wenn Bakterien das Medikament im falschen Körperteil freisetzen, kann die Behandlung unwirksam sein oder negative Nebenwirkungen haben.

Das Mausexperiment zeigte, dass Ärzte im Labor entwickelte therapeutische Mikroben kontrollieren können. Wenn die entworfenen Bakterien dem Patienten zugeführt werden, können sie das Arzneimittel theoretisch nur an das geschädigte Organ abgeben. Damit Mikroben „verstehen“, an welches Organ sie das Arzneimittel abgeben sollen, erwärmen Ärzte das Organgewebe vorsichtig mit Ultraschall.

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Die Studie zeigt auch, dass, wenn sich der Patient schlechter fühlt oder seine Temperatur stark ansteigt, „spezielle Wirkstoffe“, die in den Körper eingeführt werden, die Behandlung unterbrechen oder sich selbst zerstören können. Hitze ist eine Art Signal dafür, dass die Therapie nicht funktioniert. Der Patient fühlt sich besser, wenn die Bakterien ihre Aktivität einstellen.

Ein von Shapiro geführtes Wissenschaftlerteam hat eine weitere Anwendung dieser Technologie gefunden. Sie zeigten, wie sich Bakterien selbst zerstören, sobald sie den menschlichen Körper durch Stuhlgang verlassen. Eine niedrigere Körpertemperatur aktiviert den thermischen Schalter der modifizierten Bakterien. Sie können nicht befürchten, dass sich gentechnisch veränderte Mikroorganismen in der Umwelt ausbreiten können. Shapiro stellt sicher, dass ein solcher thermischer „Schalter“ das Verhalten von Bakterien steuern kann.

Die Strategie zur Verwendung genetisch veränderter Mikroorganismen zur Bekämpfung von Krankheiten ist Teil der sich schnell entwickelnden mikrobiellen Therapie. Sie sieht ziemlich vielversprechend aus. Frühere Studien haben gezeigt, dass sich einige Bakterien von Natur aus bewusst in Gebiete mit Tumoren bewegen, weil sie es vorziehen, sich in einer Umgebung mit niedrigem Sauerstoffgehalt zu befinden. Diese Bakterien können kontrolliert werden, um das tumorzerstörende Medikament "freizusetzen". In anderen Studien wirken in den Darm eingebrachte Bakterien als Lebensretter und setzen Moleküle frei, wodurch Entzündungen reduziert werden. Das Problem ist jedoch, dass sie andere Organe „verletzen“ können, die keine Therapie benötigen.

Die vom Shapiro-Labor entwickelte Methode löst dieses Problem. Wissenschaftler bieten einen Mechanismus, um die Bakterien zu "instruieren", in welchen spezifischen anatomischen Bereich sie ihre Kräfte lenken und das notwendige Medikament abgeben sollen. Die Idee ist, dass genetisch veränderte Mikroorganismen ihr therapeutisches Programm bei einer bestimmten Temperatur aktivieren, die durch Ultraschallinstrumente induziert wird. Sie erwärmen das Gewebe sanft auf den nächsten Millimeter. Theoretisch kann ein Arzt eine „Ablösung“ in den Körper eines Krebspatienten lenken und dann, wobei er sich auf den Bereich des Tumors konzentriert, Bakterien „verursachen“, die ihn bekämpfen. Die Forscher sind zuversichtlich, die Aktivität von Bakterien in Raum und Zeit kontrollieren zu können. Sie können mit ihnen kommunizieren und sagen, wo und wann etwas getan werden sollte.

„Als wir darüber nachdachten, wie wir Bakterien das Fühlen der Temperatur beibringen können, haben wir die Natur untersucht. So wurden mehrere Systeme entdeckt, in denen Bakterien dies tun können. Wir haben ihre Leistung überprüft und die Mikroorganismen ausgewählt, die am besten einem thermischen Schalter erlegen sind. Dann gingen wir weiter auf der Suche nach einem Werkzeug, mit dem sich die Wirkung von Bakterien optimieren und verbessern lässt. Alles begann mit dem, was uns die Natur gegeben hat, und die Technik hat uns geholfen, den Rest des Weges zu bewältigen “, sagt Dan Piraner, Mitautor der Studie.

Wissenschaftliche Arbeit veröffentlicht in der Caltech Library 14. November 2016
DOI: 10.1038 / nchembio.2233

Source: https://habr.com/ru/post/de399319/