E. coli из образцов стула можно модифицировать для выживания во враждебной среде кишечника и лечения болезней

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего успешно модифицировали E. coli, собранные из микробиомов кишечника мышей и человека, и показали их потенциал для лечения таких заболеваний, как диабет. Результаты опубликованы в журнале Cell.

Проблема неадаптированных штаммов

Предыдущие попытки использовать генетически модифицированные бактерии для терапии фокусировались на лабораторных штаммах E. coli, которые не могут конкурировать с естественной, хорошо адаптированной к хозяину микробиотой. «Микробиом кишечника очень динамичен, и для бактерий, никогда не живших внутри млекопитающего, это джунгли с враждебными условиями», — поясняет старший исследователь Амир Зарринпар.

Решение: инженерия нативных бактерий

Команда предложила решение — модифицировать непосредственно E. coli, выделенные из организма хозяина. Эти бактерии уже адаптированы к его специфической среде: питанию, стрессам и генетическому фону. «Мы даем бактериям новую суперсилу и возвращаем в среду, где они процветают», — говорит Зарринпар.

«Суперсила» и результаты на мышах

«Суперсилой» стал ген, кодирующий белок желчную соль гидролазу (BSH). После однократного введения мышам модифицированные E. coli с BSH распространились по всему кишечнику и сохраняли активность BSH на протяжении всей жизни животного. Активность BSH положительно повлияла на течение диабета у мышей.

Это значительное улучшение по сравнению с терапией неадаптированными лабораторными штаммами, которая часто требует многократных введений, а бактерии не задерживаются в кишечнике надолго.

Вызовы и перспективы

Инженерия нативных бактерий сложна: они очень устойчивы к модификациям. Вставка гена в нативную бактерию имеет успешность примерно в 100 раз ниже, чем в лабораторный штамм. Однако команда оптимизирует процесс, используя новые инструменты генной инженерии.

Метод также успешно применили к E. coli, извлеченным из человеческого кишечника. Ученые планируют использовать эту технологию для лечения различных хронических и генетических заболеваний. «Мы мечтаем масштабно. Эта технология может открыть применение терапии на основе микробиома для влияния на множество разных болезней», — заключает Зарринпар.