211service.com
Firmy stawiają na designerskie bakterie jako nowy sposób leczenia chorób
W przyszłym roku ochotnicy w USA mogą zacząć połykać kapsułki nadziewane genetycznie modyfikowanymi kapsułami E coli .
Pigułki eksperymentalne, zaprojektowane przez Synlogic , Cambridge, Massachusetts, start w dziedzinie biologii syntetycznej, zawierają bakterie zaprojektowane do leczenia rzadkiej choroby metabolicznej poprzez rozpoznanie, kiedy dotrą do żołądka osoby, a następnie wchłonięcie dużych ilości amoniaku.
Leczenie, którego pierwszy test kliniczny ma się odbyć w 2017 roku, jest wczesnym przykładem tego, co założyciele firmy nazywają syntetycznymi biotykami – lub bakteriami jelitowymi wyposażonymi w programy genetyczne, które pozwalają im wyczuć, co dzieje się w ciele, a następnie podjąć działania, takie jak podać lek lub uwolnić barwną substancję chemiczną przydatną w teście diagnostycznym.
Pomysł połykania genetycznie zmodyfikowanych bakterii może wydawać się dziwny. Ale bakterie stworzone specjalnie do tego celu mogą być nowym sposobem na przejęcie funkcji fizjologicznych, których organizm ludzki nie jest w stanie wykonać, gdy są chorzy, i mogą być substytutem pigułek lub zastrzyków.
Modyfikowanie bakterii w narkotyki
Ernest Pharmaceuticals, Amherst, Massachusetts
Zaprojektowana salmonella do leczenia raka
GenCirq, San Diego
Bakterie rakotwórcze
Synlogic, Cambridge, Massachusetts
E coli tabletki na różne choroby
Trayer Biotherapeutics, Rockville, Maryland
Bakterie jogurtowe w leczeniu fenyloketonurii
ActoGenix/Intrexon, Gandawa, Belgia
Testowanie tabletek na bakterie GM w Europie
Inteligentne bakterie mogą być pierwszym medycznym zastosowaniem formy biologii syntetycznej spopularyzowanej przez współzałożyciela Synlogic i profesora MIT Jamesa Collinsa, począwszy od 2000 roku. E coli —obwód obejmujący dwa geny, które mogą przerzucać się między stanami. To była fajna demonstracja, a wkrótce potem naukowcy z Princeton ogłosili, że stworzyli fluorescencyjną bakterię, która może zapalać się i gasić.
Pomysł polegał na zaprogramowaniu komórek do wykonywania wszelkiego rodzaju nowych i użytecznych funkcji. Okazało się to nie do odparcia — odbyły się niezliczone panele ekspertów, a Dyskusja TED , i międzynarodowy konkurs studencki .
Ale plan Synlogic dotyczący genetycznie zmodyfikowanej pigułki jest jednym z pierwszych konkretnych medycznych zastosowań takich pomysłów. Polega na usunięciu i dodaniu kilku genów do nieszkodliwego szczepu E coli , bakteria jelitowa, dzięki czemu rozwija nienasycony apetyt na amoniak, który powstaje z azotu, który otrzymujemy z jedzenia białka.
Normalnie dodatkowy azot zamienia się w mocznik i po prostu go odsikamy. Ale niektórzy ludzie nie potrafią tego wystarczająco szybko przetworzyć. Zamiast tego kończą się poziomem amoniaku, który może być wystarczająco toksyczny, aby zabić noworodki, a u dzieci i dorosłych może powodować majaczenie i gniewne zachowanie. Synlogic E coli zabrałby amoniak i zamieniłby go w argininę, nieszkodliwy aminokwas.
Osoba prawdopodobnie połknęłaby raz dziennie kapsułkę zawierającą około 100 miliardów bakterii, mówi J.C. Gutierrez, dyrektor generalny firmy. Do tej pory firma pozyskała 70 milionów dolarów, w tym od firmy inwestycyjnej Atlas Venture, która zgromadziła również zespół założycielski startupu.
Przeprojektowane bakterie zwalczają nie tylko rzadkie choroby. Startupy lubią Ernest Pharmaceuticals , niedawno utworzony przez profesora Neila Forbesa z University of Massachusetts, planuje zwalczać raka za pomocą salmonelli, bakterii najlepiej znanej z wywoływania zatruć pokarmowych, która ma również zwyczaj gromadzenia się w guzach.
Forbes uważa, że zarazki można zaprogramować tak, aby rozpoznawały, że znajdują się w guzie i uwalniają leki przeciwnowotworowe zbyt toksyczne, aby można je było podawać w zastrzykach.
Wcześniej jedna europejska firma, ActoGenix, testowała pigułki zawierające genetycznie zmodyfikowane bakterie, ale żadna pigułka z bakteriami GM nie trafiła jeszcze do sprzedaży, a pomysł pozostaje na tyle nowy, że nie ma zgody co do tego, jak nazwać takie leki. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków uznała je za żywe produkty bioterapeutyczne.
Jak szacuje Yamil Hernandez, współzałożyciel Trayer Biotherapeutics, start-upu w stanie Maryland, który zamierza opracować bakterię jogurtową, Lactobacillus, do konsumpcji fenyloalanina, składnik mleka, orzechów, Coca-Coli Zero i innych dietetycznych napojów gazowanych, których niektórzy ludzie nie mogą strawić. Hernandez mówi, że drobnoustrój przeznaczony do metabolizowania może być posypywany jedzeniem w postaci proszku.
To jak głodny, głodny hipopotam, tylko z bardzo silną preferencją dla fenyloalaniny, mówi.
Stosowanie bakterii jako leczenia nie jest niczym nowym w medycynie. Szczepionka przeciw gruźlicy jest wytwarzana z osłabionych zarazków. A amerykański rynek probiotyków – tych tabletek i jogurtów w sklepach ze zdrową żywnością zawierających zdrowe bakterie jelitowe – jest wart 3,5 miliarda dolarów.
Ale nikt nie jest do końca pewien, jak regulować pigułki GM, których zawartość jest zarówno żywa, jak i prawdopodobnie trafi do muszli klozetowych. Gutierrez mówi, że w niektórych przypadkach, w zależności od tego, jak drobnoustrój zostanie zmodyfikowany, Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska może być zmuszona do podpisania umowy oprócz FDA.
Jednym z zagrożeń jest to, że bakterie mogą wymieniać między sobą DNA, co oznacza, że zmiany genetyczne firm mogą trafić do zupełnie innego organizmu. W praktyce naukowcy twierdzą, że organizmy o zmodyfikowanych genomach mają niewielkie szanse w starciu z dzikim rodzeństwem bakterii. Zarazki zwykle wymierają, a ich ładunek genetyczny wymiera.
Synlogic twierdzi, że jego zarazki mają pewne dodatkowe cechy zaprogramowane w genomie, które czynią je bezpieczniejszymi. Gutierrez mówi, że program jedzenia amoniaku uruchomi się tylko w środowisku o niskiej zawartości tlenu, takim jak ludzkie jelita. Jest również zależny od składnika odżywczego, tymidyny, której nie ma w dużych ilościach w przewodzie pokarmowym. Mówi, że z tego powodu zarazki rozdzielą się tylko raz, zanim umrą.