वैज्ञानिकों ने दवा वितरण को नियंत्रित करने के लिए बैक्टीरिया के लिए एक थर्मल स्विच बनाया है

बर्थ वैन रोसुम कैलिफोर्निया प्रौद्योगिकी संस्थान का

एक नया अध्ययन आनुवांशिक रूप से संशोधित बैक्टीरिया के तापमान को नियंत्रित करने का सुझाव देता है। वे वांछित अंग को दवा वितरित करेंगे, और फिर आत्म-विनाश करेंगे। संभवतः, यह तकनीक कैंसर और अन्य बीमारियों से लड़ने में मदद करेगी।

रोग से लड़ने की क्षमता के लिए सूक्ष्मजीवों का पहले ही परीक्षण किया जा चुका है। लेकिन पर्याप्त स्पष्ट लक्ष्य के बिना शरीर में निर्देशित किया जा रहा है, वे एक नियम के रूप में, न केवल ट्यूमर की साइट पर हैं, बल्कि अन्य अंग भी हैं। यदि बैक्टीरिया शरीर के गलत हिस्से में दवा छोड़ते हैं, तो उपचार अप्रभावी हो सकता है या नकारात्मक साइड इफेक्ट हो सकता है।

माउस प्रयोग से पता चला कि डॉक्टर प्रयोगशाला में विकसित चिकित्सीय रोगाणुओं को नियंत्रित कर सकते हैं। यदि डिज़ाइन किए गए बैक्टीरिया रोगी को पेश किए जाते हैं, तो सिद्धांत रूप में वे केवल क्षतिग्रस्त अंग को दवा दे सकते हैं। रोगाणुओं को "समझने" के लिए जो दवा को देने के लिए अंग होता है, डॉक्टर अल्ट्रासाउंड के साथ अंग के ऊतकों को धीरे से गर्म करते हैं।

बैक्टीरिया हमारे शरीर में विशेष रोग नियंत्रण एजेंटों के रूप में कार्य कर सकते हैं। कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में केमिकल इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर और अध्ययन के प्रमुख लेखक मिखाइल शापिरो के अनुसार, वह और उनकी टीम "वॉकी-टॉकीज" बनाने पर काम कर रहे हैं ताकि आप सूक्ष्मजीवों के साथ सुन सकें और बात कर सकें। वैज्ञानिक का मुख्य लक्ष्य चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए बैक्टीरिया और मानव कोशिकाओं के नियंत्रण और दृश्य के नए तरीकों का निर्माण करना है।

बैक्टीरिया की एक नियंत्रित टुकड़ी बनाने के लिए, वैज्ञानिकों ने सबसे पहले उपयुक्त स्विच उठाए। उनकी गतिविधियों को तापमान नियंत्रित किया जाना चाहिए। अंततः, उन्होंने दो "भाग्यशाली लोगों" की पहचान की। पहले - एक प्रोटीन साल्मोनेला की , जबकि दूसरे बैक्टीरिया और वायरस कहा जाता है से आता है जीवाणुभोजी। दोनों प्रोटीन डीएनए में बाँधते हैं और तापमान परिवर्तन के जवाब में आनुवंशिक श्रृंखला को चालू / बंद करते हैं।

इसके बाद, अनुसंधान दल इस्तेमाल किया निर्दिष्ट विकास है, जो पहली कैलटेक में फ्रांसिस अर्नोल्ड इस्तेमाल किया गया था - - प्रयोगशाला परिस्थितियों में प्रोटीन को विकसित करने और स्विचिंग तापमान अनुकूल करने के लिए प्रोटीन इंजीनियरिंग की तकनीक। तो, साल्मोनेला प्रोटीन शुरू में 42-44 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर सक्रिय होता है। निर्देशित विकास का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिक कार्बनिक पदार्थों के संयोजन बनाते हैं, जिसका सक्रियण तापमान 36-39 डिग्री है। जब इन आनुवंशिक थर्मल स्विच का उपयोग चिकित्सीय बैक्टीरिया को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, तो वे किसी दिए गए तापमान पर चिकित्सा को सक्रिय या निष्क्रिय कर देते हैं।

अध्ययन से यह भी पता चलता है कि यदि मरीज को बुरा लगने लगता है या उसका तापमान तेजी से बढ़ने लगता है, तो शरीर में पेश किए गए "विशेष एजेंट" उपचार या आत्म-विनाश को निलंबित करने में सक्षम होते हैं। गर्मी एक तरह का संकेत है कि चिकित्सा काम नहीं कर रही है। यदि मरीज अपनी गतिविधि बंद कर दें तो मरीज बेहतर महसूस करेंगे।

शापिरो के नेतृत्व में वैज्ञानिकों के एक दल ने इस तकनीक का एक और अनुप्रयोग खोजा है। उन्होंने प्रदर्शित किया कि कैसे बैक्टीरिया आत्म-विनाश करते हैं जैसे ही वे शौच के माध्यम से मानव शरीर को छोड़ देते हैं। शरीर के बाहर एक कम तापमान संशोधित बैक्टीरिया के थर्मल स्विच को सक्रिय करता है। आप डर नहीं सकते कि आनुवंशिक रूप से संशोधित सूक्ष्मजीव पर्यावरण में फैल सकते हैं। शापिरो ने आश्वासन दिया कि इस तरह के थर्मल "स्विच" बैक्टीरिया के व्यवहार को नियंत्रित कर सकते हैं।

रोग से लड़ने के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित सूक्ष्मजीवों का उपयोग करने की रणनीति तेजी से विकसित हो रही माइक्रोबियल थेरेपी का हिस्सा है। वह काफी होनहार लग रही है। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि कुछ बैक्टीरिया स्वाभाविक रूप से जानबूझकर ट्यूमर वाले क्षेत्रों में चले जाते हैं क्योंकि वे कम ऑक्सीजन सामग्री वाले वातावरण में रहना पसंद करते हैं। इन जीवाणुओं को ट्यूमर को नष्ट करने वाली दवा "रिलीज" के लिए नियंत्रित किया जा सकता है। अन्य अध्ययनों में, आंतों में पेश किए गए बैक्टीरिया जीवन रक्षक एजेंट के रूप में कार्य करते हैं और अणुओं को मुक्त करते हैं, इस प्रकार सूजन को कम करते हैं। लेकिन समस्या यह है कि वे अन्य अंगों को "चोट" पहुंचा सकते हैं जिन्हें चिकित्सा की आवश्यकता नहीं है।

शापिरो प्रयोगशाला द्वारा विकसित विधि इस समस्या को हल करती है। वैज्ञानिक बैक्टीरिया को "निर्देशन" के लिए एक तंत्र प्रदान करते हैं जिसमें विशिष्ट शारीरिक क्षेत्र में उन्हें अपनी सेना को निर्देशित करना चाहिए और आवश्यक दवा वितरित करनी चाहिए। यह विचार है कि आनुवंशिक रूप से संशोधित सूक्ष्मजीव अल्ट्रासोनिक उपकरणों द्वारा प्रेरित एक विशिष्ट तापमान पर अपने चिकित्सीय कार्यक्रम को सक्रिय करेंगे। वे ऊतक को धीरे से निकटतम मिलीमीटर तक गर्म करते हैं। सैद्धांतिक रूप से, एक डॉक्टर कैंसर वाले रोगी के शरीर में एक "टुकड़ी" को निर्देशित कर सकता है, और फिर, ट्यूमर के क्षेत्र पर ध्यान केंद्रित करेगा, "बैक्टीरिया" जो इससे लड़ेंगे। शोधकर्ताओं को भरोसा है कि वे अंतरिक्ष और समय में बैक्टीरिया की गतिविधि को नियंत्रित कर सकते हैं। वे उनके साथ संवाद कर सकते हैं और कह सकते हैं कि कहां और कब कुछ किया जाना चाहिए।

“जब हमने तापमान को महसूस करने के लिए बैक्टीरिया को कैसे सिखाना है, इसके बारे में सोचा, तो हमने प्रकृति का अध्ययन किया। इसलिए कई प्रणालियों की खोज की गई जहां बैक्टीरिया ऐसा कर सकते हैं। हमने उनके प्रदर्शन की जाँच की और उन सूक्ष्मजीवों का चयन किया जो एक थर्मल स्विच के लिए सबसे उपयुक्त थे। फिर हम एक ऐसे उपकरण की तलाश में आगे बढ़े जो बैक्टीरिया की क्रिया को ट्यून करने और बढ़ाने में मदद करेगा। यह सब इस बात से शुरू हुआ कि प्रकृति ने हमें क्या दिया है, और इंजीनियरिंग ने हमें बाकी रास्ते पाने में मदद की, ”अध्ययन के सह-लेखक डैन पिरानर कहते हैं।

कैलटेक लाइब्रेरी में 14 नवंबर 2016 को प्रकाशित वैज्ञानिक कार्य
DOI: 10.1038 / nchembio.2233

Source: https://habr.com/ru/post/hi399319/