Los científicos han creado un interruptor térmico para que las bacterias controlen el suministro de drogas

Barth van Rossum

Un nuevo estudio del Instituto de Tecnología de California sugiere controlar la temperatura de las bacterias genéticamente modificadas. Entregarán la medicina al órgano deseado y luego se autodestruirán. Presumiblemente, esta tecnología ayudará a combatir el cáncer y otras enfermedades.

Los microbios ya han sido probados por su capacidad para combatir enfermedades. Pero al dirigirse al cuerpo sin un objetivo suficientemente claro, por lo general, no solo están en el sitio del tumor, sino también en otros órganos. Si las bacterias liberan el medicamento en la parte incorrecta del cuerpo, el tratamiento puede ser ineficaz o conllevar efectos secundarios negativos.

El experimento con ratones demostró que los médicos pueden controlar los microbios terapéuticos desarrollados en el laboratorio. Si las bacterias diseñadas se presentan al paciente, entonces, en teoría, pueden administrar el medicamento solo al órgano dañado. Para que los microbios "entiendan" a qué órgano administrar el medicamento, los médicos calientan suavemente los tejidos del órgano con ultrasonido.

Las bacterias pueden actuar como agentes especiales de control de enfermedades en nuestros cuerpos. Según el profesor asistente de ingeniería química en el Instituto de Tecnología de California y autor principal del estudio, Mikhail Shapiro, él y su equipo están trabajando en la creación de "walkie-talkies" para que pueda escuchar y hablar con microorganismos. El objetivo principal del científico es crear nuevos métodos de control y visualización de células bacterianas y humanas con fines terapéuticos.

Para crear un desprendimiento controlado de bacterias, los científicos primero tomaron los interruptores apropiados. Sus actividades deben ser de temperatura controlada. Finalmente, identificaron dos "afortunados". La primera es la proteína Salmonella , y la segunda proviene de bacterias virales y se llama bacteriófago.. Ambas proteínas se unen al ADN y activan / desactivan la cadena genética en respuesta a los cambios de temperatura.

Luego, el equipo de investigación utilizó la técnica de ingeniería de proteínas, la evolución dirigida, que fue utilizada por primera vez por Francis Arnold, del Instituto de Tecnología de California, para desarrollar proteínas en el laboratorio y ajustar la temperatura de cambio. Entonces, la proteína de salmonella se activa inicialmente a una temperatura de 42-44 grados centígrados. Utilizando la evolución dirigida, los científicos crean combinaciones de sustancias orgánicas, cuya temperatura de activación es de 36-39 grados. Cuando estos interruptores térmicos genéticos se usan para controlar bacterias terapéuticas, activan o desactivan la terapia a una temperatura dada.

El estudio también muestra que si el paciente comienza a sentirse peor o si su temperatura aumenta bruscamente, los "agentes especiales" introducidos en el cuerpo pueden suspender el tratamiento o autodestruirse. El calor es una especie de señal de que la terapia no está funcionando. El paciente se sentirá mejor si la bacteria detiene su actividad.

Un equipo de científicos dirigido por Shapiro ha encontrado otra aplicación de esta tecnología. Demostraron cómo las bacterias se autodestruyen tan pronto como abandonan el cuerpo humano a través de la defecación. Una temperatura más baja fuera del cuerpo activa el interruptor térmico de las bacterias modificadas. No puede temer que los microorganismos genéticamente modificados se puedan propagar en el medio ambiente. Shapiro asegura que dicho "interruptor" térmico puede controlar el comportamiento de las bacterias.

La estrategia para usar microorganismos genéticamente modificados para combatir enfermedades es parte de la terapia microbiana en rápida evolución. Ella se ve muy prometedora. Estudios anteriores han demostrado que algunas bacterias se mueven deliberadamente de forma natural a áreas con tumores porque prefieren estar en un entorno con un bajo contenido de oxígeno. Estas bacterias pueden controlarse para "liberar" el fármaco destructor de tumores. En otros estudios, las bacterias introducidas en los intestinos actúan como agentes que salvan vidas y liberan moléculas, reduciendo así la inflamación. Pero el problema es que pueden "lastimar" a otros órganos que no necesitan terapia.

El método desarrollado por el laboratorio Shapiro resuelve este problema. Los científicos proporcionan un mecanismo para "instruir" a las bacterias en qué área anatómica específica deben dirigir sus fuerzas y administrar el medicamento necesario. La idea es que los microorganismos modificados genéticamente activarán su programa terapéutico a una temperatura específica inducida por instrumentos ultrasónicos. Calientan suavemente el tejido al milímetro más cercano. Teóricamente, un médico puede dirigir un "desprendimiento" en el cuerpo de un paciente con cáncer, y luego, al enfocarse en el área del tumor, "causa" las bacterias que lo combatirán. Los investigadores confían en que pueden controlar la actividad de las bacterias en el espacio y el tiempo. Pueden comunicarse con ellos y decir dónde y cuándo se debe hacer algo.

“Cuando pensamos en cómo enseñar a las bacterias a sentir la temperatura, estudiamos la naturaleza. Así que se descubrieron varios sistemas donde las bacterias pueden hacer esto. Verificamos su rendimiento y seleccionamos los microorganismos que mejor sucumbieron a un interruptor térmico. Luego fuimos más allá en busca de una herramienta que ayudaría a sintonizar y mejorar la acción de las bacterias. Todo comenzó con lo que la naturaleza nos dio, y la ingeniería nos ayudó a lograr el resto del camino ", dice Dan Piraner, coautor del estudio.

Trabajo científico publicado en la Biblioteca Caltech 14 de noviembre de 2016
DOI: 10.1038 / nchembio.2233

Source: https://habr.com/ru/post/es399319/