Пробіотики можуть діагностувати захворювання кишківника
Мільйони людей приймають пробіотики з метою поліпшення травлення, але ці бактерії також можуть виявити захворювання кишківника і вказати, коли щось не так!
Нові дослідження на мишах при Гарвардському університеті створили ефективний неінвазивний спосіб швидкої ідентифікації нових бактеріальних біосенсорів, які можуть розпізнавати і повідомляти про наявність різних провокуючих чинників захворювання в кишківнику.
Ця робота забезпечує платформу для ідентифікації генетичних елементів у бактеріях, які реагують на різні сигнали в кишківнику і дають змогу їм виявляти і навіть лікувати захворювання.
Розроблено генетичний ланцюг, що складається з «елемента пам'яті», отриманого з вірусу, і синтетичного «тригерного елемента», які разом здатні виявляти і реєструвати наявність даного стимулу.
Синтетичний ланцюг був інтегрований у геноми бактерій E. coli, які ввели живим мишам. Потім їм давали тетрациклін. Антибіотик змусив критичний елемент в бактеріальному контурі активувати елемент пам'яті, щоб бактерії «запам'ятали» присутність тетрацикліну.
Потім команда продемонструвала, що схема може бути налаштована на виявлення та повідомлення про тетратіонат (природну молекулу, яка вказує на наявність запалення) в кишківнику живих мишей протягом шести місяців після введення в організм тварин, показуючи, що їх система може бути використана для моніторингу сигналів, які будуть корисні для діагностики захворювань у кишківнику в довгостроковій перспективі.
Але тетратіонат – це всього лише одна молекула. Для розробки нової діагностики на основі бактерій дослідникам потрібен був спосіб швидко протестувати різні потенційні тригерні елементи, щоб побачити, чи можуть вони реагувати на більшу кількість сигналів хвороби.
Вчені модифікували генетичну схему, додавши ген стійкості до антибіотиків, який активується, коли вмикається елемент пам'яті, дозволяючи бактеріям, які пам'ятають тригер, вижити, піддаючись впливу антибіотика. Була створена бібліотека різних штамів кишкової палички, кожен з яких містив елемент пам'яті та унікальний тригерний елемент у своєму геномі.
Дослідники повторили експеримент, використовуючи штами E. coli, тригерними елементами яких були генетичні послідовності, імовірно пов'язані із запаленням, 10 з яких були активовані під час проходження через мишей. Коли ці штами вводили мишам, один конкретний штам проявляв сильніший відгук пам'яті у мишей із запаленням в порівнянні зі здоровими мишами, підтверджуючи, що він був здатний успішно реєструвати наявність запальних біомолекул у кишківнику миші й, таким чином, міг слугувати живим монітором здоров'я шлунково-кишкового тракту.
Ці можливості мікробіома дають змогу проводити тонке налаштування бактеріальних біосенсорів на виявлення специфічних умов у кишківнику протягом тривалого проміжку часу.
Цей інструмент одного разу може перетворитися на таблетку, подібну пробіотику, що містить складні колекції бактерій, які розпізнають і реєструють декілька сигналів одночасно, що дає змогу клініцистам «відстежувати» захворювання і з більшою впевненістю ставити діагноз.
На основі генетичного реінжинірингу мікробіома створений абсолютно новий підхід до недорогої діагностики. Цей підхід здатний радикально змінити те, як ми взаємодіємо і контролюємо біологічні системи, включаючи наші власні тіла.
Мнение специалиста