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Wissenschaftler "hacken" gewöhnliche Darmbakterien
In einer neuen Studie in der Zeitschrift veröffentlicht ZellsystemeForscher enthüllen, wie sie ein gewöhnliches Darmbakterium entwickelt haben, um neue Funktionen zu haben, die die Kontrolle der Genexpression im Darmtrakt von Mäusen ermöglichen.
Die Forscher hoffen, dass sie eines Tages die intestinale Signalübertragung nutzen können, um die Genexpression über veränderte Bakterien zu verändern, was neue Behandlungsstrategien für zahlreiche Gesundheitszustände bieten könnte.
Die Studienleiter Timothy K. Lu und Christopher Voigt vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) und Kollegen sagen, dass ihre Studie den Weg für die Entwicklung von Mikroben ebnen könnte, die Krankheiten im Darm aufspüren oder Medikamente liefern können.
Forscher haben zunehmend untersucht, wie Darmbakterien zu entwickeln sind, damit sie ein therapeutisches Potenzial haben.
Letztes Jahr, zum Beispiel, Medizinische Nachrichten heute berichteten über eine Studie von Forschern der Vanderbilt University in Nashville, Tennessee, die detailliert beschrieben, wie Escherichia coli Bakterien wurden modifiziert, um die Nahrungsaufnahme und Fettleibigkeit bei Mäusen zu reduzieren.
Das MIT-Team merkt dies jedoch an E coli ist im Darm nicht im Überfluss vorhanden - es kann innerhalb von Tagen nach der Einführung geklärt werden. Daher haben sie ihre Aufmerksamkeit darauf gerichtet Bacteroides - speziell eine Art namens Bacteroides Thetaiotaomicron.
"Verglichen mit E coli, Bacteroides Populationen weisen eine geringe Variation in der Häufigkeit und langfristige Kolonisierung auf ", erklären die Autoren.B. Thetaiotaomicron ist sowohl vorherrschend (in 46% der Menschen vorhanden) als auch reichlich vorhanden [...] und macht es zu einem vielversprechenden Organismus für das Verständnis und die Manipulation der Darmumgebung. "
Darüber hinaus sind diese Bakterien in der Lage, Gene "on demand" zu exprimieren und langfristige Wechselwirkungen mit menschlichen Zellen und anderen Darmbakterien einzugehen. Dies bedeutet, dass eine Form dieses Bakteriums, das dazu bestimmt ist, Arzneimittel zu liefern, und seine exprimierten Gene länger im Darm verbleiben können.
Gene in gentechnisch verändertem Bakterium ausgedrückt basierend auf was Maus gefüttert wird
Um zu konstruieren B. Thetaiotaomicron, das MIT-Team kombiniert eine Reihe von Werkzeugen, die Forscher zuvor verwendet, um andere Bakterien, einschließlich Promotoren, Ribosomen-bindende Sequenzen, Speicherschalter und CRISPR-Interferenz zu konstruieren, und führte sie in das Bakterium.
"Wir haben dann gezeigt, dass genetische Geräte in den Bakterien implementiert werden können und im Kontext des Darmmikrobioms der Maus funktionieren." sagt Lu.
Was diese Erkenntnisse bedeuten, sagt Voigt:
"Der Höhepunkt der Arbeit ist nicht nur, dass Sie ein künstliches Bakterium haben, das den Darm der Maus besiedelt, sondern Sie können auch einschalten, welche Gene im Bakterium aktiv sind, basierend auf dem, was Sie der Maus zuführen. Das ist wirklich neu kontrollieren, was das Bakterium an dem Ort tut, an dem es operiert. "
Die Forscher hoffen, ihre Arbeit auf menschliche Versuche zu verschieben, aber beachten Sie, dass es einige Hindernisse gibt, die zuerst überwunden werden müssen. Zum Beispiel mussten die Mäuse in dieser Studie Antibiotika erhalten, bevor ihr Darm besiedelt werden konnte B. Thetaiotaomicron.
Das Team sagt auch, dass sie zeigen müssen, dass die Bakterien so konstruiert werden können, dass sie komplexere Funktionen erfüllen, wie zum Beispiel die Fähigkeit, auf eine Vielzahl von sensorischen Inputs zu reagieren.
Die Forscher sagen, dass das langfristige Ziel ist, intestinale Signalübertragung zu verwenden, um die Genexpression über veränderte Bakterien zu verändern, was neue Behandlungsstrategien für eine Vielzahl von Gesundheitszuständen bieten könnte.
"Das große Bild ist, dass die Bakterien, die in uns oder auf uns leben, auf die menschliche Gesundheit in bedeutender Weise einwirken und die existierenden Techniken, die wir haben, das Mikrobiom zu modulieren - Antibiotika zu nehmen oder unsere Ernährung zu ändern - sind relativ begrenzt", bemerkt Lu.
"Wir hoffen, dass wir mit diesen Tools zur präzisen Konstruktion der vertrauten Schnittstelle zwischen Bakterien und Menschen in der Lage sein werden, einige wichtige gesundheitliche Probleme anzugehen."
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