Поведение морских бактерий при поиске пищи вдохновляет на создание "умных" бактериальных терапий

Исследование того, как морские бактерии ищут пищу, может помочь в разработке нового поколения бактериальных терапий для лечения болезней.

Поведение этих микроорганизмов может вдохновить создание дружественных бактерий, запрограммированных на выполнение задач: поиск признаков болезни в органах, диагностику заболеваний и доставку лекарств к пораженным тканям.

Ученые изучили обычные океанические бактерии, чтобы понять, как они быстро и точно движутся к источнику пищи (например, к скоплениям водорослей) для выживания.

Они обнаружили, что при поиске пищи бактерии, которые плывут быстрее, чаще меняют направление, чтобы точно нацелиться на место с доступной пищей. Бактерии также ускоряются по мере приближения к цели, что ускоряет поиск питательных веществ.

Исследователи считают, что эту естественную способность морских бактерий чувствовать цель и двигаться к ней можно адаптировать для бактерий, обитающих в организме человека, таких как E. coli.

Такие бактерии можно модифицировать, добавив гены, позволяющие им быстро находить опухоли и точно доставлять лекарства, убивая только раковые клетки. Этот подход может иметь большое преимущество перед химиотерапией, которая убивает и здоровые, и больные клетки.

Ученые использовали микроскопы для изучения тысяч океанических бактерий в поисках пищи, проанализировали их движение и создали математическую компьютерную модель их поведения.

Давно известно, что морские бактерии гораздо искуснее находят пищу, чем бактерии, живущие в организме человека, но до сих пор не было хорошо понятно, почему это так.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, было проведено в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом и ETH Zurich.

Доктор Филиппо Меноласина из Школы инженерии Эдинбургского университета, автор исследования, сказал: "Понимая, как природа решает проблему, мы можем создавать лучшие искусственные системы. Бактерии, живущие в океане, где пищи мало, эволюционировали, чтобы стать мастерами в искусстве поиска питательных веществ. Наше исследование предполагает, как они это делают, и дает нам принципы проектирования для создания умных живых роботов, адаптированных к пациенту, спроектированных для диагностики и лечения сложных заболеваний, таких как рак".