211service.com
Biotekniska bakterier kan hjälpa diabetiker
Vänliga tarmmikrober som har konstruerats för att göra ett specifikt protein kan hjälpa till att reglera blodsockret hos diabetiska möss, enligt preliminär forskning som presenterades förra veckan på American Chemical Society konferens i Washington, D.C. Medan forskningen fortfarande är i ett mycket tidigt skede, kan mikroberna, som skulle kunna odlas i yoghurt, en dag ge en alternativ behandling för personer med diabetes.
Tekniska ätbara bakterier: Forskare konstruerade vänliga bakterier (prickar i den nedre halvan av bilden) för att producera ett protein som utlöser tarmepitelceller (överst, markerade i blått) att producera insulin.
Forskningen representerar en ny syn på probiotika: urgamla kosttillskott som består av icke-skadliga bakterier, som de som finns i yoghurt, som intas för att främja hälsan. Tack vare en växande förståelse för dessa mikrober försöker en handfull forskare att konstruera dem för att lindra specifika åkommor. Konceptet med att använda bakterier för att utföra (eller fixa) mänskliga störningar är extremt kreativt och intressant, skrev Kelvin lee , en kemiingenjör vid University of Delaware, i Maryland, i ett e-postmeddelande. Även om det inte direkt leder till en lösning på frågan om diabetes, så öppnar det upp för nya tankevägar i en mer allmän mening, säger Lee, som inte var inblandad i forskningen.
Personer med typ 1-diabetes saknar förmågan att tillverka insulin, ett hormon som triggar muskel- och leverceller att ta upp glukos och lagra det för energi. John March , en biokemisk ingenjör vid Cornell University, i Ithaca, NY, och hans medarbetare bestämde sig för att återskapa denna viktiga krets med hjälp av det befintliga signalsystemet mellan epitelcellerna som kantar tarmen och de miljontals friska bakterier som normalt finns i tarmen. Dessa epitelceller absorberar näringsämnen från mat, skyddar vävnad från skadliga bakterier och lyssnar efter molekylära signaler från hjälpsamma bakterier. Om de redan signalerar till varandra, varför inte signalera något vi vill? frågar mars.
Forskarna skapade en stam av icke-patogena E coli bakterier som producerar ett protein som kallas GLP-1. Hos friska människor utlöser detta protein celler i bukspottkörteln att tillverka insulin. Förra året visade mars och hans medarbetare att konstruerade bakterieceller som utsöndrar proteinet kunde få mänskliga tarmceller i en maträtt att producera insulin som svar på glukos. (Det är ännu inte klart varför proteinet har denna effekt.)
I den nya forskningen matade forskare bakterierna till diabetiska möss. Efter 80 dagar gick mössen från att vara diabetiker till att ha normala blodsockernivåer, säger March. Diabetesmöss som inte matades med de konstruerade bakterierna hade fortfarande höga blodsockernivåer. Löftet är kortfattat att en diabetiker skulle kunna äta yoghurt eller dricka en smoothie som glukoskänslig insulinterapi snarare än att förlita sig på insulininjektioner, säger Kristala Jones Prather, en biokemisk ingenjör vid MIT, som inte var involverad i forskningen.
Att skapa bakterier som producerar proteinet har ett antal fördelar jämfört med att använda själva proteinet som behandling. Bakterierna kan utsöndra precis rätt mängd av proteinet som svar på förhållanden i värden, säger March. Det kan i slutändan minimera behovet av självövervakning och tillåta patientens egna celler (eller cellerna i kommensal E coli ) för att tillhandahålla lämplig mängd insulin när det behövs, säger Cynthia Collins , en bioingenjör vid Rensselaer Polytechnic Institute, i Troy, NY, som inte var involverad i forskningen.
Dessutom, att producera proteinet där det behövs övervinner några av problemen med proteinbaserade läkemedel, som kan vara dyra att tillverka och ofta bryts ned under matsmältningen. Att rena proteinet och sedan ta sig förbi tarmen är väldigt dyrt, säger March. Probiotika är billiga - mindre än en dollar per dos. I underprivilegierade miljöer kunde de odlas i yoghurt och distribueras runt en by.
Forskarna har ännu inte studerat djurens tarmar, så de vet inte exakt hur eller var de diabetiska mössen producerar insulin. Det är inte heller ännu klart om behandlingen, som förmodligen utlöser tarmcellerna att producera insulin, har några skadliga effekter, såsom en överproduktion av hormonet eller kanske en hämning av epitelcellernas normala funktion. Mössen verkar ha normala blodsockernivåer vid denna tidpunkt, och deras vikt är normal, säger mars. Om de slutade äta skulle vi vara oroliga.
Marchs mikrober är en av ett antal nya stammar som utvecklas för att behandla sjukdomar, inklusive bakterier utformade för att bekämpa hålrum, producera vitaminer och behandla laktosintolerans. Mars grupp arbetar också med en stam av E coli utformad för att förhindra kolera. Förebyggande av kolera måste vara något billigt och enkelt och lätt överföras från by till by, så varför inte använda något som kan blandas med mat och odlas gratis? säger mars.
Arbetet är dock fortfarande i ett tidigt skede; att använda levande organismer som terapier kommer sannolikt att innebära unika utmaningar. Mer forskning behövs för att avgöra hur länge dessa bakterier kan finnas kvar i tarmen, samt om förändringar i tarmfloran har skadliga effekter, säger MIT:s Prather.
Dessutom visar ny forskning att olika människor har olika typer av kolonier av tarmbakterier, och det är oklart hur dessa variationer kan påverka bakteriebehandlingar. Detta kan vara särskilt utmanande när det gäller att bestämma den lämpliga dosen av den terapeutiska mikroben, säger Collins på Rensselaer. Storleken på populationen av terapeutiska bakterier och hur länge den kvarstår kommer sannolikt att bero på mikroberna i en individs tarm.