Губка как химическая фабрика: бактерии производят лекарственные вещества

Губки — уникальные организмы, живущие в симбиозе с сотнями видов бактерий. Как отмечает профессор микробиологии ETH Zurich Йорн Пиль, многие губки по сути представляют собой «комки бактерий, среди которых встречаются некоторые клетки губки».

Особый интерес для медицины представляет каменная губка Theonella swinhoei, в частности её жёлтая разновидность Theonella swinhoei Y, обитающая у побережья острова Хачидзё (Япония). Из неё было выделено более 40 биологически активных веществ, в основном поликетидов и пептидов, но производитель этих соединений долгое время оставался неизвестным.

Открытие производителя

Международная группа учёных под руководством Йорна Пиля идентифицировала производителя. Им оказалась бактерия из рода Entotheonella. Исследователи разделили губку на компоненты и, используя центрифугирование и флуоресцентную микроскопию, обнаружили нитевидные бактерии. Геномный анализ двух близкородственных видов Entotheonella показал, что только один из них синтезирует все изученные природные соединения.

Entotheonella отнесены к новому, ранее неизвестному типу бактерий, названному «Tectomicrobia». Эти бактерии являются «талантливыми производителями» — редкой группой микроорганизмов (как актинобактерии или бациллы), способных создавать сложные биологически активные вещества. При этом Entotheonella — первые известные «талантливые производители», которых до сих пор не удавалось культивировать в лаборатории.

Перспективы для медицины

Выделение веществ непосредственно из губок в больших масштабах неэкологично и требует огромного количества биоматериала. Альтернатива — синтез в лаборатории. Однако, как поясняет Пиль, синтез уже используемого в онкологии препарата из губки требует более 60 стадий.

Более перспективный путь — перенос генов, ответственных за синтез веществ, от Entotheonella в легко культивируемые микроорганизмы для промышленного производства. Это позволит получать нужные соединения или их предшественники в достаточных количествах. Исследование, опубликованное в Nature, открывает путь к культивированию этих уникальных бактерий и использованию их потенциала.