Gut bakterie, které "mluví" s lidskými buňkami, mohou vést k novým léčebným postupům

How Bacteria Rule Over Your Body – The Microbiome (Červen 2019).

Anonim

Máme symbiotický vztah s miliardami bakterií, které žijí v našem těle - pomáhají nám, pomáháme jim. Ukazuje se, že dokonce mluví stejným jazykem. A nový výzkum od Rockefellerovy univerzity a lékařské fakulty Icahn na Mt. Sinai naznačuje, že tato nově objevená společná místa mohou otevřít dveře "vytvořené" střevní flóře, které mohou mít terapeuticky prospěšné účinky na onemocnění.

"Říkáme to mimikrát, " říká Sean Brady, ředitel laboratoře Rockefellerovy univerzity pro geneticky kódované malé molekuly, kde probíhal výzkum. Průlom je popsán v článku publikovaném tento týden v časopise Nature.

Podle Bradyho a co-vyšetřovatele Louisa Cohena zjistili, že bakterie střev a lidské buňky, i když se liší různými způsoby, mluví o tom, co je v podstatě stejný chemický jazyk založený na molekulách nazývaných ligandy. Na základě toho vyvinuli metodu genetického inženýrství bakterií, aby vytvořily molekuly, které mají potenciál léčit určité poruchy změnou lidského metabolismu. Při testování jejich systému na myších vedlo zavedení modifikovaných střevních bakterií ke snížení hladiny glukózy v krvi a dalších metabolických změn u zvířat.

Molekulární zosobnění

Metoda zahrnuje zámek a klíč ligandů, které se vážou na receptory na membránách lidských buněk za vzniku specifických biologických účinků. V tomto případě molekuly odvozené od bakterií napodobují lidské ligandy, které se vážou na skupinu receptorů známých jako GPCR, pro receptory spojené s G-proteinem.

Mnoho z GPCR se podílí na metabolických onemocněních, říká Brady a jsou nejčastějšími cíly lékové terapie. A jsou pohodlně přítomny v gastrointestinálním traktu, kde jsou také nalezeny střevní bakterie. "Pokud se chystáte promluvit s bakteriemi, " říká Brady, "s nimi budete hovořit právě tam." (Bakterie střev jsou součástí mikrobiomu, většího množství mikrobů, které existují v lidském těle.)

Ve své práci Cohen a Brady vyvinuli bakterie střev, aby produkovaly specifické ligandy, N-acylamidy, které se váží na specifický lidský receptor, GPR 119, o kterém je známo, že se podílí na regulaci glukózy a chuti k jídlu, terapeutický cíl pro léčbu diabetu a obezity. Bakteriální ligandy, které vytvořily, se ukázaly být téměř identické strukturálně s lidskými ligandy, říká Cohen, odborný asistent gastroenterologie na Lékařské škole Icahn na Mt. Sinai.

Manipulace se systémem

Mezi přínosy práce s bakteriemi, říká Cohen, který strávil pět let v Bradyho laboratoři v rámci Rockefellerova klinického vědeckého programu, je, že jejich geny jsou snadněji manipulovatelné než lidské geny a mnoho z nich je již o nich známo. "Všechny geny všech bakterií uvnitř nás byly v určitém okamžiku sekvenovány, " říká.

V minulých projektech výzkumníci v Bradyho laboratoři vydělávali mikroby z půdy při hledání přirozeně se vyskytujících terapeutických látek. V tomto případě začal Cohen s lidskými vzorky stolice ve svém lovu střevních bakterií s DNA, kterou mohl inženýt. Když je našel, klonoval je a zabalil do bakterií E. coli, která je snadná k růstu. Mohl by zjistit, jaké molekuly byly vyrobeny kmeny E. coli.

Ačkoli jsou produktem nehumánních mikroorganismů, Brady říká, že je chybou přemýšlet o bakteriálních ligandech, které v laboratoři vytvářejí jako cizí. "Největší změna v myšlení v této oblasti za posledních 20 let je, že náš vztah k těmto bakteriím není protichůdný, " říká. "Jsou součástí naší fyziologie. Co děláme, je to, že klepáme do původního systému a manipulujeme s ním ve svůj prospěch."

"Jedná se o první krok v tom, co doufáme, že je to rozsáhlejší a funkční výslechy toho, co molekuly pocházejí z mikrobů, " říká Brady. Jeho záměrem je systematicky rozšiřovat a definovat chemii, kterou používají bakterie v našem vnitřku, aby s námi spolupracovaly. Naše břicha, jak se ukázalo, jsou plné slibu.

menu
menu