Кишечные бактерии, которые «общаются» с клетками человека, могут привести к новым методам лечения

Новое исследование из Университета Рокфеллера и Медицинской школы Икан на горе Синай показывает, что кишечные бактерии и клетки человека говорят на одном химическом языке. Это открытие может открыть путь к созданию «инженерной» кишечной флоры для терапевтического воздействия на болезни.

«Мы называем это мимикрией», — говорит Шон Брейди, директор Лаборатории генетически кодируемых малых молекул Университета Рокфеллера. Прорыв описан в статье, опубликованной на этой неделе в журнале Nature.

Молекулярная мимикрия

Шон Брейди и соисследователь Луис Коэн обнаружили, что кишечные бактерии и клетки человека говорят на одном химическом языке, основанном на молекулах, называемых лигандами. Они разработали метод генетической инженерии бактерий для производства молекул, которые могут лечить определенные расстройства, изменяя метаболизм человека.

Метод основан на связи «ключ-замок»: бактериальные молекулы имитируют человеческие лиганды, которые связываются с рецепторами класса GPCR (G-protein-coupled receptors). Многие из этих рецепторов вовлечены в метаболические заболевания и являются частой мишенью лекарственной терапии.

В своей работе Коэн и Брейди сконструировали кишечные бактерии для производства специфических лигандов — N-ацил амидов, — которые связываются с человеческим рецептором GPR 119. Этот рецептор участвует в регуляции глюкозы и аппетита и ранее был терапевтической мишенью для лечения диабета и ожирения. Созданные бактериальные лиганды оказались почти идентичны по структуре человеческим.

Тестирование системы

В тесте на мышах введение модифицированных кишечных бактерий привело к снижению уровня глюкозы в крови и другим метаболическим изменениям у животных.

Среди преимуществ работы с бактериями, по словам Коэна, — легкость манипулирования их генами по сравнению с человеческими. «Все гены всех бактерий внутри нас были в какой-то момент секвенированы», — отмечает он.

Исследователи начали с образцов человеческого стула в поисках кишечных бактерий с ДНК, которую можно модифицировать. Найденные гены были клонированы и помещены в бактерии E. coli, которые легко выращивать, чтобы увидеть, какие молекулы производят модифицированные штаммы.

«Самое большое изменение в мышлении в этой области за последние 20 лет — это понимание, что наши отношения с этими бактериями не антагонистичны. Они — часть нашей физиологии. Мы просто используем нативную систему и манипулируем ею в наших интересах», — говорит Брейди.

«Это первый шаг в более масштабном функциональном исследовании того, что могут делать молекулы, полученные из микробов», — заключает он. План — систематически расширять и определять химию, которую используют бактерии в нашем кишечнике для взаимодействия с нами.