![](http://i.racjonalista.pl/s.gif) |
Chcesz wiedzieć więcej? Zamów dobrą książkę. Propozycje Racjonalisty: | | |
![](http://i.racjonalista.pl/t.gif) |
|
|
![](http://i.racjonalista.pl/s.gif) |
Science » »
Naukowcy zaprojektowali bakterię, która niszczy inną bakterię Author of this text: Ed Yong
![](http://i.racjonalista.pl/t.gif) Translation: Andrzej Szwatoński
W
laboratoriach Singapuru naukowcy projektują i hodują zamachowców samobójców.
Jeśli ich wysiłki zakończą się sukcesem, spotka ich raczej nagroda niż
kara, ponieważ nie obrali sobie za cel ani ludzi, ani budynków. Ich celem są
bakterie. Nazanin
Saeidi i Choon Kit Wong odkryli nowy sposób zwalczania Pseudomonas
aeruginosa (Pałeczka ropy błękitnej),
oportunistycznego gatunku bakterii, która rozwija się wszędzie tam, gdzie
ludzie nie dochowują wystarczającej higieny. W szpitalach często zakaża
pacjentów z upośledzonym systemem odporności. Atakuje każdą tkankę, która
daje jej szansę na przetrwanie — płuca, pęcherze, jelita — i często powoduje śmierć. Aby wytropić i zniszczyć to zagrożenie, Saeidi i Wong
wykorzystali popularną w laboratoriach bakterię Escherichia
coli (Pałeczka okrężnicy) jako zamachowca-samobójcę.
Zwerbowane
bakterie E.coli wytwarzają białko
zwane LasR, które rozpoznaje cząsteczki wykorzystywane przez komórki P.aeruginosa
do komunikowania się ze sobą. Kiedy LasR wykryje odpowiednie sygnały
chemiczne, uruchamia dwa geny. Pierwszy z nich uzbraja bombę. Produkuje toksynę
(zwaną piocyjaniną) która zabija P.aeruginosa
przebijając jej zewnętrznej ściany, co skutkuje tym, że jej wnętrzności
wypływają na zewnątrz. Drugi gen detonuje bombę. Wytwarza białko, które
sprawia, że E.coli zostaje rozerwana na strzępy, niszcząc siebie, ale także
wypuszczając strumień śmiertelnej toksyny tuż obok P.aeruginosa.
Piękno
tego rozwiązania polega na tym, że przeciwko bakterii P.aeurginosa została użyta jej własna broń.
Piocyjanina to prawdę mówiąc
wynalazek P.aeruginosa. W sytuacjach
zagrożenia te oportunistyczne bakterie używają jej do eliminowania innych,
rywalizujących z nimi szczepów bakterii. Saeidi i Wong skupili się na pewnym
rodzaju tej broni — piocyjaninie znanej jako S5. Działa ona dwojako: zabija oraz
sprawia, że komórki gospodarza stają się odporne na jego własną broń.
Uzbrajając swoich zamachowców w piocyjaninę S5, Saeidi i Wong odkryli, że mogą
zabić wiele szczepów P.aeruginosa,
które nękają pacjentów szpitali.
Podczas
wstępnych badań laboratoryjnych zamachowcy
E.coli dowiedli swojej niezwykłej skuteczności przeciwko
P.aeruginosa. Kiedy skonfrontowano ze sobą oba gatunki, zamachowcy osiągnęli
prawie 99% swoich celów. Eliminowali nawet do 90% komórek obecnych w biofilmach — mulistych środowiskach P.aeruginosa.
Biofilmy to jakby miasta bakterii; niezwykle trudno je zniszczyć. Ale
zamachowcom E.coli udało się dosięgnąć
nawet te cele.
Oczywiście
metodzie Saeidi i Wonga daleko jest jeszcze do zastosowania klinicznego. Badacze
nie przetestowali nawet bakterii-zamachowców bezpośrednio na zwierzętach, a tym bardziej na ludziach. Wykazano jedynie zasadniczą skuteczność. Mimo to
trudno jest nie ekscytować się poszukiwaniami nowych metod radzenia sobie z infekcjami bakteryjnymi. Ostatecznie przecież przegrywamy wojnę z mikrobami.
Rozwój
nowych antybakteryjnych leków utknął w martwym punkcie. Zdecydowana większość
najskuteczniejszych antybiotyków została stworzona między rokiem 1940 a 1960; w ostatniej dekadzie pojawiły się na rynku jedynie dwa nowe specyfiki. W tym
czasie bakteriom udało się stawić opór dotychczas używanym środkom.
Odnotowano już szczepy, które są odporne na prawie wszystkie znane leki.
P.aeruginosa jest szczególnie trudna w leczeniu, ponieważ posiada
naturalną odporność na wiele antybiotyków. Bakterie te posiadają pewną
liczbę molekularnych pomp usuwających lek. który dostał się do ich wnętrza.
Lekarze często stosują leczenie w postaci bombardowania bakterii wieloma różnymi
lekami, ale P.aeruginosa może przejść
do tolerowanego przez organizm stanu uśpienia, co zapewnia jej przetrwanie. W międzyczasie lek sieje spustoszenie wśród zdrowych bakterii, które są
normalnymi kolonistami naszych ciał.
Niektórzy
naukowcy próbowali używać jako alternatywy wirusów zwanych fagami, które
obierały za cel i niszczyły bakterie. Odnosili pewne sukcesy w badaniach na
myszach, ale Saeidi i Wong uważają, że ta metoda jest problematyczna. Może
zostać użyta tylko raz — później gospodarz wytwarza przeciwciała zwalczające
wirusy.
Saeidi i Wong spróbowali innego podejścia. Ich praca stanowi przykład ekscytującej
dziedziny badań — biologii syntetycznej, której celem jest podrasowanie
biologii tak, aby sprostała zadaniom, z którymi w naturalny sposób nie mogłaby
sobie poradzić. Często wiąże się to z łączeniem naturalnych składników w nowe kombinacje, coś jak wybieranie nieużywanych części do konstruowania
na życzenie żywych organizmów. W tym przypadku Saeidi i Wong połączyli
genetyczne składniki, które odpowiadają za rozpoznanie P.aeruginosa,
wytwarzanie piocyjaniny i wykonywanie samobójczego ataku bombowego, w taki sposób,
że pierwsza czynność może wywołać dwie ostatnie.
Na
konto tej dziedziny badań należy przypisać nie tylko kilka sztuczek
salonowych, ale i wiele użytecznych dokonań, wliczając w to używanie
bakterii i grzybów jako leków antymalarycznych, tworzenie biopaliw, odkażanie
wody, a nawet zwalczanie komórek rakowych. Jednak nikt wcześniej nie próbował
użyć bakterii przeciwko ich własnemu gatunkowi. Badania Saeidi i Wonga to
dopiero pierwszy krok, ale udało im się naświetlić nową i intrygującą ścieżkę
badawczą.
Źródło: Saeidi, Wong, Lo, Nguyen,
Ling, Leong, Poh & Chang. 2011. Engineering microbes to sense and eradicate Pseudomonas
aeruginosa, a human pathogen. Molecular Systems Biology http://dx.doi.org/10.1038/msb.2011.55
Tekst oryginału.
Not Exactly Rocket Science/Discover, 16 sierpnia 2011r.
« (Published: 24-08-2011 Last change: 25-08-2011)
All rights reserved. Copyrights belongs to author and/or Racjonalista.pl portal. No part of the content may be copied, reproducted nor use in any form without copyright holder's consent. Any breach of these rights is subject to Polish and international law.page 2158 |
![](http://i.racjonalista.pl/ai/grpr.gif) |