Genmanipulerad probiotika

Allmänhetens intresse för probiotika är på uppgång, om mängden reklam för probiotiska yoghurt – de med tillsatta doser av nyttiga bakterier – är några bevis. Forskare tar med denna traditionella terapi in i 2000-talet genom att genetiskt modifiera mikroberna för att förbättra deras effekt på immunsystemet. De hoppas att de nya insekterna i slutändan kommer att hjälpa till att behandla inflammatoriska tarmsjukdomar som Crohns sjukdom och ulcerös kolit, såväl som andra störningar som beror på ett överaktivt immunsystem.

Bakteriella fördelar: Den nedre bilden visar minskad inflammation i tjocktarmen hos en mus behandlad med genetiskt modifierade bakterier. Den översta bilden visar tjocktarmen på ett obehandlat djur, och den mittersta bilden visar ett djur som behandlats med omodifierade bakterier.

I forskning publicerad idag i Proceedings of the National Academy of Sciences , tog forskare bort en gen från bakterien Lactobacillus acidophilus, som är vanligt förekommande i yoghurt. Mansour Mohamadzadeh , docent i medicin vid Northwestern University, och medarbetare hade tidigare visat att enzymet som denna gen producerar ökar inflammationen, en avgörande egenskap för Crohns sjukdom och ulcerös kolit. Men den oförändrade formen av bakterien utlöste också produktionen av en nyttig immunmolekyl, IL-10m, som hjälper till att reglera immunförsvaret. Målet med konstruktionen av mikroberna var att leverera de gynnsamma effekterna utan de skadliga.

När de matades till möss med kolit och inflammation i tjocktarmen, förhindrade de konstruerade bakterierna den viktminskning och blodiga diarré som vanligtvis åtföljer detta tillstånd. Dessutom hade de behandlade mössen 90 procent mindre inflammation i sin kolonvävnad än deras obehandlade motsvarigheter.

Medan probiotiska livsmedel och kosttillskott är en enorm industri, är det oklart om de faktiskt hjälper till att behandla de flesta gastrointestinala sjukdomar. Forskningen som publiceras idag är en del av en trend inom mikrobiologin att noggrant undersöka effekterna av probiotika och de mekanismer som ligger bakom dem.

Konceptet [av probiotika] är underbart, men bevisen för deras [effektivitet] är ganska begränsade, säger Balfour Sartor, meddirektör för Center for Gastrointestinal Biology and Disease vid University of North Carolina, som inte var involverad i den nya studie. Eftersom probiotika anses vara ett livsmedel och inte ett läkemedel, regleras de inte av U.S. Food and Drug Administration och kräver därför inte de stora kliniska tester som läkemedel gör.

Inflammatorisk tarmsjukdom är ett av de främsta intresseområdena för probiotisk behandling, men det har verkligen funnits få direkta bevis för att probiotika är effektiva i behandling eller förebyggande av Crohns sjukdom, säger Sartor. Viss forskning tyder på att två olika probiotiska formuleringar kan hjälpa till att förhindra återfall av ulcerös kolit, säger han. Men det är bara två av tusentals formuleringar.

Forskare vet fortfarande inte exakt hur probiotiska bakterier påverkar mag-tarmsystemet, men tidigare forskning tyder på flera möjliga mekanismer. Nyttiga bakterier kan tillfälligt förändra förhållandet mellan bra och dåliga bakterier som lever i tarmen, eller så kan de specifikt blockera aktiviteten hos dåliga bakterier. Och probiotika verkar påverka immunsystemet, stimulera skyddande immunceller eller blockera skadliga aktiviteter hos immunceller, säger Sartor.

Mohamadzadehs team är fokuserat på immuncellers aktivitet. Forskare tittade i detalj på de molekylära effekterna av de konstruerade bakterierna och fann att produktionen av reglerande immunceller, snarare än av inflammatoriska immunceller, förbättrades. När vi behandlar möss med den nya stammen ser vi mer ackumulering och generering av celler som producerar regulatoriska proteiner, som lockar och genererar regulatoriska T-celler, säger Mohamadzadeh. De reglerande T-cellerna, en typ av immunceller, motverkar effekterna av skadliga immunceller som attackerar cellerna som kantar tarmen, säger han.

Även om forskningen är lovande, varnar Sartor för att det är ett stort språng mellan djurmodeller och sjukdomar. Probiotiska behandlingar har inte alltid samma effekt på människor som på djur, och det är stor skillnad i att visa skydd i djurmodeller [genom att behandla djuren innan symtom uppstår] jämfört med att behandla pågående sjukdomar hos människor.

Mohamadzadeh säger att innan han påbörjar kliniska tester planerar han att studera rollerna för fler typer av ytproteiner i de konstruerade bakterierna, för att avgöra vilka som är användbara och vilka som är skadliga. Om forskare kan identifiera de molekyler som bakterierna gör som hjälper till att reglera immunförsvaret kan de kanske utveckla läkemedel som har liknande effekt. (Det är lättare att modifiera och ge kontrollerade doser av kemiska föreningar än levande bakterier, som kan bete sig oförutsägbart när de väl intas.)

Mohamadzadehs team undersöker också konstruerad probiotika som en behandling för tjocktarmscancer. I preliminära studier på möss utformade för att efterlikna tjocktarmscancer, minskade behandling med de modifierade bakterierna antalet polyper som djuren utvecklade med 90 procent. Vi observerade i genomsnitt bara tre små polyper hos behandlade möss, jämfört med cirka 35 till 50, säger han.

Han tillägger att bakteriernas förmåga att minska inflammation inte är begränsad till tarmen; de reglerande cellerna migrerar genom hela kroppen. Det betyder att mikroberna också kan hjälpa till att behandla andra sjukdomar kopplade till inflammation, såsom reumatoid artrit och psoriasis.

Dölj