Mesterséges baktériummal a kórokozók ellen
Napjainkban, amikor jelentősen megnőtt a kórokozók ellenállása az antibiotikumokkal szemben, különösen fontos új módszerek keresése a patogének elleni harcban. Szingapúri tudósok most egy olyan baktériumot hoztak létre, amely felismeri és megöli a patogén Pseudomonas aeruginosa baktériumot. Eredményeiket a Molecular Systems Biology című folyóirat közölte.
A szintetikus biológia célja, hogy olyan új biológiai rendszereket – élőlényeket – hozzon létre, amelyek segítenek környezeti, energetikai és egészségügyi kérdések megoldásában – írják tanulmányukban Matthew Wook Chang és munkatársai – mindezt újrafelhasználható, standardizált, felcserélhető elemek segítségével. Ez lehetővé teszi, hogy mérnöki szemlélettel közelítsünk a mesterséges élőlények létrehozásához, és megjósolható, kiszámítható folyamatokkal dolgozzunk.
A szingapúri tudósok Escherichia coli baktériumba építettek be egy olyan mesterséges genetikai rendszert, amelynek révén az átalakított E. coli baktériumok megtalálták és elpusztították a jelenlévő P. aeruginosa baktériumok 99 százalékát, illetve 90 százalékos hatékonysággal akadályozták a kórokozóképességben fontos szerepet játszó biofilm kialakítását is.
A P. aeruginosa a légzőrendszert és a gyomor-béltraktust kolonizálja, és immunhiányos betegekben, például cisztikus fibrózisban vagy rákban szenvedőkben életveszélyes fertőzést okozhat. A kórházi fertőzések jelentős részét is ez a baktérium váltja ki, mivel ellenálló a legtöbb antibiotikummal szemben: hatékonyan működő pumparendszerével eltávolítja a bejutott gyógyszert. Jelenleg bakteriofágokkal próbálják ellene felvenni a harcot, azonban ez a megközelítés is korlátos, mivel a vírusfertőzött P. aeruginosa hamar kifejleszti a vírusellenes antitesteket.
Matthew Wook Chang és munkatársai a baktérium saját fegyverét fordították a P. aeruginosa ellen: kompetitív környezetben a baktérium bakteriocineket, antimikrobiális peptideket gyárt, amivel a túlnépesedés ellen küzd, és elpusztítja a vele közeli rokonságban álló fajokat. Az antibiotikum-rezisztenciával ellentétben, a bakteriocinek elleni rezisztenciát a baktériumok nem adják át egymásnak, ebben az esetben nincs laterális géntranszfer.
A kutatók első lépésben beépítették egy P. aeruginosa-bakteriocin génjét az E. coliba (az adott bakteriocin elpusztítja a P. aeruginosa membránját, azonban nem hat az E. colira), majd képessé tették az E. colit arra, hogy csak akkor gyártsa a bakteriocint, ha P. aeruginosa jelenlétét érzékeli.
A baktériumok egymás jelenlétét a quorum sensing-nek nevezett mechanizmussal érzékelik, amelynek során fajspecifikus, könnyen diffundáló, autoinducereknek nevezett kémiai jelátvivőkkel kommunikálnak.
Végeredményben a szintetikus E. coli képes a P. aeruginosa által gyártott autoinducer detektálására, a detektálás következtében P. aeruginosa-ellenes bakteriocint gyárt, majd öngyilkosságot követ el: feloldja saját sejtmembránját, így a bakteriocin kiszabadul belőle és megöli a P. aeruginosát.
A szerzők megjegyzik: a szintetikus biológia mérnöki megközelítése lehetővé teszi, hogy az általuk kifejlesztett elemek más baktériumok esetében is használhatók legyenek, és egyéb patogének, így pl. a Vibrio cholera vagy a Helicobacter pylori elleni harcban is új fegyvert adjanak a kezünkbe.
