Бактерии как живые пробирки для изучения мутаций и поиска лекарств

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали простой подход для быстрой проверки изменений в человеческих генах и скрининга потенциальных лекарств, превратив обычные бактерии в живые пробирки. Исследование опубликовано в Nature Biomedical Engineering.

Традиционные биохимические методы изучения мутаций часто трудоемки и дороги. Новый метод использует быстрорастущие микробы для этой задачи.

Технология LEICA

Команда под руководством Бернхарда Палссона и Донгхуи Чо создала технику LEICA (live Escherichia coli assay). Ключевой фермент в бактерии E. coli заменяется на его человеческий аналог. Поскольку модифицированные бактерии зависят от этого человеческого фермента для роста, скорость их роста напрямую отражает функциональность фермента:

• Нормальный фермент → быстрый рост.
• Вредная мутация → медленный рост или его отсутствие.

Проверка мутаций, связанных с болезнями

Метод протестировали на мутациях, вызывающих наследственные заболевания, такие как анемия и аргининосукциновая ацидурия. Результаты роста бактерий совпали с данными традиционных биохимических тестов:

• Безвредные мутации → рост почти на нормальной скорости.
• Патогенные мутации → значительно замедленный рост.

Скрининг потенциальных лекарств

Исследователи также использовали LEICA для поиска новых соединений. Они воздействовали на бактерии сотнями малых молекул и наблюдали за ростом. Система легко выявила известные препараты, влияющие на активность фермента, а также обнаружила несколько новых соединений, которые сильно замедляли рост только в присутствии человеческого фермента. Эти соединения могут стать отправной точкой для будущих лекарств.

"Превращая бактерии в простые и быстрые тест-системы, мы можем быстро проверять, вредно ли изменение гена, и скринировать тысячи химических веществ для поиска потенциальных лекарств", — сказал Чо. Это может ускорить исследования генетических заболеваний и сделать открытие новых методов лечения дешевле и проще.