ГМО-бактерии все чаще используют в медицине. Ученые из США научили их синтезировать лекарства прямо в организме пациента

Что произошло

Исследователи из США смогли получить линию генетически модифицированных бактерий кишечной палочки, которые способны жить в кишечнике человека и производить активное вещество леводопа.

• Лекарство помогает людям с паркинсонизмом — это общий термин, который используется для описания состояния пациента, у которого может быть как болезнь Паркинсона, так и вторичные неврологические симптомы, вызванные иными факторами.
• Эффективность метода была подтверждена экспериментами на мышах. Микробы обеспечили им стабильный приток лекарства, что привело к улучшению моторных и когнитивных функций животных.

Детали

Паркинсонизм — прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, причиной которого считается массовая гибель нейронов, вырабатывающих дофамин — важный нейромедиатор, регулирующий двигательную активность.

• «Воскресить» погибшие клетки невозможно, но специалисты научились замещать нехватку леводопой. Сложность заключается в том, что больные должны получать его непрерывно, иначе симптомы стремительно возвращаются.
• Эту проблему и позволяют решить бактерии, полученные командой исследователей из Университета штата Джорджия. Новая линия кишечной палочки E. coli Nissle 1917 (EcN) может снабжать организм леводопой непрерывно.
• Получать бактериальный препарат нужно ежедневно, регулируя его количество, можно контролировать уровень леводопы, попадающей в организм.
• Активность гена, ответственного за синтез лекарства у ГМО-микробов, зависит от редкого сахара — рамнозы. Благодаря этому дозировку леводопы можно менять, снабжая бактерии меньшим или большим количеством рамнозы.

Почему это важно

По данным Фонда Паркинсона, более 10 млн человек во всем мире в настоящее время живут с болезнью Паркинсона.

• В США каждый год диагностируется от 50 тыс. до 60 тыс. новых случаев.
• В России распространенность болезни Паркинсона составляет 200 случаев на 100 тыс. населения, от нее страдают около 2% людей старше 60 лет.
• Среди симптомов Паркинсона заметный тремор в руках и ногах, а иногда и во всем теле, общая скованность мышц, замедленность движений; неустойчивость туловища и склонность к падениям. Также могут развиться проблемы с глотанием, частичная потеря памяти и депрессия.
• Обычно Паркинсон развивается у людей пенсионного возраста, но в последние годы во всем мире отмечена тенденция к омоложению болезни — нередки симптомы в 40 и даже 35 лет.

Контекст

Помимо использования ГМО-бактерий есть и другие методы, которые в теории могут помочь пациентам с паркинсонизмом.

• В конце марта 2022 года команда медиков и математиков из США представила систему ИИ, способную выявлять болезнь Паркинсона на ранних стадиях по фотографиям стволовых клеток, извлеченных из кожи пациентов.
• В том же месяце ученые из Женевы нашли ген, который защищает от болезни Паркинсона. Ген Fer2 у плодовых мушек контролирует выработку белка, наличие которого в клетках существенно замедляет или даже приостанавливает развитие симптомов.
• Весной 2021 года ученые из НИЦ «Курчатовский институт» провели эксперимент, который показал, что лекарство от кашля — амброксол — может быть эффективным средством в борьбе с болезнью Паркинсона.

Тенденция

Исследователи все чаще обращаются к ГМО-бактериям, в том числе изучают возможность их использования в медицине.

• Ученые из Сингапура создали бактерии, которые прикреплялись к клеткам опухоли в толстом кишечнике и превращали вещество, содержащееся в некоторых овощах, таких как брокколи, в молекулу, подавляющую рост опухоли. Эксперименты на мышах дали положительный результат.
• Американская компания Intrexon of Germantown изменила молочный лактококк – бактерию, использующуюся в производстве сыра. Новая версия нацелена на производство белка, который защищает внешние слои кожи. Исследователи полагают, что полоскание для рта, содержащее модифицированную L. lactis, сможет предотвращать оральные язвы – побочный эффект химиотерапии.
• ГМО-бактерии используют и в других целях, в том числе как сенсоры для обнаружения загрязнений окружающей среды, например тяжелыми металлами. А чтобы бактерии не вступили в контакт с внешней средой, ученые из MIT предложили заключить микроорганизмы в оболочку из гидрогеля.