科学家创造了一种用于细菌的热敏开关来控制药物的输送

巴特面包车Rossum的

一项新的研究技术的加州理工学院提供了利用转基因细菌的温度控制。他们将药物输送到所需器官，然后自毁。据推测，这项技术将有助于抗击癌症和其他疾病。

微生物已经被测试了抵抗疾病的能力。但是，它们没有足够明确的目标直接进入体内，因此通常不仅位于肿瘤部位，而且位于其他器官。如果细菌将药物释放到身体的错误部位，则治疗可能无效或带来负面副作用。

小鼠实验表明，医生可以控制实验室开发的治疗性微生物。如果将设计好的细菌引入患者，则理论上它们只能将药物递送到受损器官。为了让微生物“了解”将药物输送到哪个器官，医生用超声波轻轻地加热了器官组织。

细菌可以作为我们体内特殊的疾病控制剂。根据加州理工学院化学工程助理教授和该研究的主要作者米哈伊尔·夏皮罗（Mikhail Shapiro）的说法，他和他的团队正在致力于创建“对讲机”，以便您可以听微生物并与之交谈。科学家的主要目标是为治疗目的创建控制和可视化细菌和人类细胞的新方法。

为了控制细菌的分离，科学家首先选择了合适的开关。它们的活动应控制温度。最终，他们确定了两个“幸运者”。第一个是沙门氏菌蛋白，第二个是来自病毒细菌，被称为噬菌体。两种蛋白质都与DNA结合，并响应温度变化打开/关闭遗传链。

然后，研究团队使用了蛋白质工程技术-定向进化技术，该技术最初是由加利福尼亚理工学院的弗朗西斯·阿诺德（Francis Arnold）使用的-在实验室中开发蛋白质并调节开关温度。因此，沙门氏菌蛋白最初在42-44摄氏度的温度下被激活。利用定向进化，科学家创造了有机物质的组合，其活化温度为36-39度。当这些基因热敏开关用于控制治疗细菌时，它们会在给定温度下激活或停用治疗。

该研究还表明，如果患者开始感到不适或温度急剧升高，则引入人体的“特殊药物”能够中止治疗或自我毁灭。热是一种信号，表明治疗无效。如果细菌停止活动，患者会感觉更好。

由夏皮罗（Shapiro）领导的一组科学家发现了该技术的另一种应用。他们展示了细菌通过排便离开人体后如何自我破坏。体外较低的温度激活了被修饰细菌的热开关。您不必担心转基因微生物会在环境中传播。夏皮罗（Shapiro）确保这种热“开关”可以控制细菌的行为。

使用转基因微生物对抗疾病的策略是快速发展的微生物疗法的一部分。她看起来很有前途。先前的研究表明，某些细菌自然会故意移动到带有肿瘤的区域，因为它们更喜欢处于低氧含量的环境中。可以控制这些细菌以“释放”破坏肿瘤的药物。在其他研究中，引入肠道的细菌充当救生剂并释放分子，从而减少炎症。但是问题在于它们可以“伤害”其他不需要治疗的器官。

Shapiro实验室开发的方法解决了这个问题。科学家提供了一种“指导”细菌的机制，他们应该在细菌的特定解剖区域引导其力量并传递必要的药物。这个想法是，转基因微生物将在超声仪器诱导的特定温度下激活其治疗程序。他们将组织轻轻加热到最接近的毫米。从理论上讲，医生可以将“分离物”送入患有癌症的患者体内，然后着眼于肿瘤区域，“引起”与之抗争的细菌。研究人员有信心，他们可以控制细菌的时空活动。他们可以与他们交流并说出应该在何时何地做某事。

“当我们考虑如何教细菌感受温度时，我们研究了自然。因此，人们发现了细菌可以在其中运行的几个系统。我们检查了它们的性能，并选择了最适合热开关的微生物。然后，我们进一步寻找一种有助于调节和增强细菌作用的工具。该研究的合著者丹·皮兰纳（Dan Piraner）说，一切都从大自然给我们带来的东西开始，而工程学帮助我们走了剩下的路。

科学工作发表在加州理工学院图书馆2016年11月14日
DOI：10.1038 / nchembio.2233

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN399319/