Шаг к "живой биотерапии"


фото интернет


В кишечнике человека обитают тысячи видов бактерий, и некоторые из этих бактерий обладают потенциалом для лечения различных желудочно-кишечных заболеваний. Некоторые виды могут помочь в борьбе с раком толстой кишки, в то время как другие могут помочь в лечении или профилактике инфекций, таких как C. difficile.


Одним из препятствий на пути разработки этих "живых биотерапевтических средств" является то, что многие виды, которые могли бы быть полезными, страдают от кислорода, что затрудняет их производство, хранение и доставку. Инженеры-химики Массачусетского технологического института теперь показали, что они могут защитить эти бактерии с помощью покрытия, которое помогает им выжить в процессе производства.


В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Американского химического общества, исследователи показали, что они могут использовать покрытие для штамма E. coli, а также других видов, которые могут помочь в переваривании растительных крахмалов. Говорят, что покрытие можно было бы наносить и на многие другие виды, а также.


"Мы считаем, что это покрытие может быть использовано для защиты практически любого интересующего микроба", - говорит Ариэль Ферст, профессор химической инженерии Раймонда и Хелен Сен-Лоран по развитию карьеры и старший автор нового исследования. "Мы думаем, что есть микробы, которые могут помочь при различных заболеваниях, и что мы можем защитить их для производства и производства".


Ведущий автор исследования-постдок Массачусетского технологического института Ган Фан. Прис Васуванич, студентка Массачусетского технологического института, и Мариэла Родригес-Отеро, бывшая летняя стипендиат Лаборатории исследований материалов Массачусетского технологического института, также являются авторами статьи.


Защитное покрытие


Большинство микробов, живущих в кишечнике человека, являются анаэробными и обладают различной степенью чувствительности к кислороду. Некоторые могут переносить небольшое количество кислорода, в то время как для других кислород смертельно опасен.


Это затрудняет проверку их потенциала в качестве методов лечения заболеваний человека, поскольку бактерии необходимо высушить сублимацией и сформулировать в виде капсул, чтобы их можно было использовать терапевтически. В этом исследовании Ферст и ее коллеги решили попробовать защитить анаэробные бактерии, покрыв их материалом, изготовленным из ионов металлов и органических соединений, называемых полифенолами.


Когда полифенолы и ионы металлов помещаются в раствор, они образуют двумерный сетчатый лист. Для этого исследования исследователи использовали железо, которое безопасно для потребления человеком, и три полифенола, которые все классифицируются как GRAS (обычно считаются безопасными) Управлением по контролю за продуктами питания и лекарствами: галловая кислота, дубильная кислота и эпигаллокатехин (EGCG), все из которых содержатся в чае и других растительных продуктах.


Если в раствор также добавить бактерии, материал самостоятельно собирается в покрытие на отдельных бактериальных клетках. Это покрытие защищает бактерии во время сублимационной сушки и производственного процесса. Исследователи показали, что покрытые оболочкой клетки были здоровыми и могли выполнять нормальную клеточную деятельность, хотя их рост был временно подавлен.


При воздействии кислой среды, такой как среда желудка, покрытие разрушается и высвобождает бактерии.


Развертывание бактерий


Одним из штаммов, которые исследователи использовали для тестирования покрытия, является Bacteroides thetaiotaomicron. Этот вид, обладающий ферментами, специализированными для переваривания углеводов, по-видимому, более распространен в микробиоме кишечника здоровых людей. Однако было трудно изучить, как эти бактерии могли бы способствовать здоровью, если их использовать в качестве биотерапевтов, потому что они очень чувствительны к кислороду.


Бактерии с таким типом защитного покрытия также могут быть полезны в сельском хозяйстве, например, для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к стрессу. Другим возможным применением покрытия является его использование для защиты микробов, которые используются в качестве вакцин. Вакцина БЦЖ, которая состоит из бычьей версии микроба, вызывающего туберкулез, трудна в производстве и должна храниться при низких температурах. Покрытие его защитным слоем может устранить необходимость в холодном хранении и упростить распределение, говорит Ферст.


"Если мы сможем устранить необходимость в холодном хранении и транспортировке, мы думаем, что это сделает многие терапевтические средства более доступными", - говорит она.


Исследование финансировалось Центром MIT-Дешпанде, Программой студенческих исследовательских возможностей Массачусетского технологического института и Программой MRSEC Лаборатории исследований материалов Массачусетского технологического института Национального научного фонда.

Обсудить:

1 comments:

Всегда рады услышать ваше мнение!