Как доставить лекарство с помощью бактерий?
Точно в цель доставят лекарства бактерии, чувствительные к температуре
Разработаны биоинженерные бактерии, отвечающие на изменения температуры изменением генной экспрессии. Микроорганизмы могут быть использованы для адресной доставки и высвобождения лекарственных средств в любых тканях человеческого организма.
Важнейшие требования к средствам адресной доставки лекарственных средств – возможность направить их в конкретное место организма, а затем «включить» в определенный момент, чтобы высвобождение лекарства началось в нужное время в нужном месте. Изучая возможность использования бактерий для адресной доставки лекарственных средств, ученые решили использовать для контроля температуру. Для этого они использовали два белка – регулятора транскрипции, которые изменяют свою активность в ответ на изменения температуры. Один белок – из сальмонеллы, второй — из бактериофага. Ученые отобрали из множества вариантов белков, полученных с помощью мутагенеза, те, которые активировались при нужной температуре. Так, белок сальмонеллы исходно активировался при температуре 42-44°С, а отобранный мутантный вариант активировался при температуре 36-39°С. Гены, кодирующие эти биоинженерные белки, встроили в геном кишечной палочки Escherichia coli, которую и использовали в дальнейших экспериментах.
Читайте также: Доставка лекарств: в нужное место, в нужное время
Теоретические такие «терморегулируемые» бактерии могут найти широкое применение в медицине. Авторы испытали in vivo (на мышах) три возможных варианта. Первый заключается в том, что бактерии, синтезирующие некое лекарственное средство, высвобождали его только в определенном участке организма животного и нигде больше. Для этого достаточно было нагреть этот участок тела ультразвуком. Второй вариант предполагает, наоборот, остановку доставки лекарственного средства, когда температура пациента поднимается до определенных значений. Это нужно для прекращения терапии в том случае, когда она не сработала и у пациента развилась высокая температура. Ну а в третьем варианте авторы показали способность терморегулируемых бактерий саморазрушаться после выхода из тела животного (пациента) в среду с более низкой температурой. Так можно предотвратить попадание большого количества биоинженерных бактерий в окружающую среду.
Читайте также: Нанодоставка: лекарство подано
Ранее было показано, что некоторые бактерии естественным образом двигаются к опухолям, потому что предпочитают условия гипоксии – низкого содержания кислорода. Такие бактерии можно использовать для доставки лекарств в гипоксические участки опухолей. Были также испытаны различные вирусы для доставки лекарственных средств в мозг и другие органы. А в одном исследовании для доставки лекарственных средств в опухоли были использованы диатомовые водоросли.
* Piraner DI, Abedi MH, Moser BA, Lee-Gosselin A, Shapiro MG. (2016) Tunable thermal bioswitches for in vivo control of microbial therapeutics // Nature Chemical Biology, Published online 14 November 2016/ doi:10.1038/nchembio.2233
