Kolonoszkóp helyett genetikailag módosított baktérium
Gyulladás diagnosztizálására képes bélbaktériumokat hoztak létre szintetikus biológiával foglalkozó kutatók. A noninvazív módszer további fejlesztés után a bélben játszódó folyamatok széles skáláját lesz képes kis költséggel kimutatni, írja a Molecular Systems Biology tanulmánya.
A Rice University és a Baylor College of Medicine kutatói olyan baktériumokat hoztak létre, amelyek képesek egérben a gyulladásos bélbetegség érzékelésére. Az eredmények révén molekuláris szinten tanulmányozhatóvá válik a bélbaktériumok és a humán szervezet kölcsönhatása is, és végeredményben olyan orálisan fogyasztható bélbaktériumok állíthatók elő, amelyek révén képesekké válunk a bél egészségi állapotának noninvazív és olcsó monitorozására.
A Molecular Systems Biology című szaklapban megjelent kutatás – Engineering bacterial thiosulfate and tetrathionate sensors for detecting gut inflammation – során Jeffrey Tabor vezető szerző és munkatársai először is azonosították az első olyan genetikailag kódolt szenzort, ami képes a gyulladás egy új biomarkere – tioszulfát – azonosítására, ezt követően a szenzor génjét egy alaposan tanulmányozott bélbaktériumba – Escherichia coli – juttatták, majd a baktériumot arra is képessé tették, hogy jelezze, ha a bélben a gyulladásos biomarkerrel találkozik.
Mint Tabor kifejti, a baktériumok több tízezer genetikailag kódolt szenzorral rendelkeznek, és ezek közül számos képes éppen a bélben előforduló molekulák érzékelésére. Ezért a génsebészet révén szenzorokkal ellátott baktériumok alkalmazása óriási haszonnal kecsegtet a bél normál és kóros folyamatainak tanulmányozásában egyaránt.
A kutatók korábbi vizsgálatok adatai alapján feltételezték, hogy a tioszulfát szintje emelkedett lehet colitis esetén, azonban ezen összefüggés tanulmányozása eddig nehézségbe ütközött, mivel nem rendelkeztünk olyan eszközzel, amivel mérhetnénk a tioszulfát és kéntartalmú rokon vegyületeinek szintjét élő állatban. A projekt első célja tehát egy ilyen eszköz létrehozása volt. Először is, számítógépes program segítségével potenciális tioszulfát szenzorokat azonosítottak egy Shewanella nevű baktériumban (a baktérium a kéntartalmú molekulát belélegezve annak lebontását lehetővé tevő enzimeket állít elő), majd olyan Escherichia coli baktériumokat hoztak létre, amelyek expresszálják a szenzor génjét, majd optimalizálták az E. coli tioszulfátra adott válaszát, és arra programozták, hogy tioszulfátot érzékelve fluoreszcens zöld fehérjét állítson elő. Az elkészült bakteriális eszköz segítségével bebizonyították, hogy a tioszulfát egérben a vastagbél-gyulladás biomarkereként működik (a colitis-es egerek székletében az elfogyasztott szenzorbaktériumok hatására áramlásos citometriával kimutatható módon megjelent a zölden fluoreszkáló fehérje, míg az egészséges kísérleti állatok széklete nem színeződött el; a gyulladás mértéke és a szenzorválasz szintje között mennyiségi összefüggést lehetett kimutatni).
A szerzők kifejtik: a szenzorbaktérium továbbfejleszthető, hogy humán colitis kimutatására is képes legyen – ehhez meg kell találni a megfelelő biomarkereket, illetve a fluoreszkáló fehérjét egy olyan enzimmel kell helyettesíteni, ami színes pigmentet állít elő. A cél olyan otthon használható teszt kifejlesztése, aminek révén a colitis-es betegek a génsebészetileg átalakított baktériumokat tartalmazó joghurt elfogyasztásával saját maguk is egyszerűen diagnosztizálhatják a gyulladás fellángolását, így elkerülhetik az invazív és drága kolonoszkópos vizsgálatokat.
