Međunarodno istraživanje koje je predvodila Laboratorija za translacionu sintetičku biologiju Odeljenja za medicinu i nauke o životu (MELIS) na Univerzitetu Pompeu Fabra uspelo je da efikasno konstruiše Cutibacterium acnes, vrstu kožne bakterije, da proizvede i luči terapeutski molekul pogodan za lečenje simptoma akni. .
Konstruisana bakterija je potvrđena u ćelijskim linijama kože i njena isporuka je potvrđena kod miševa. Ovo otkriće otvara vrata širenju puta za inženjering bakterija koje se ne mogu uhvatiti za rešavanje promena kože i drugih bolesti koristeći žive terapeutike.
Rezultati studije, objavljeni u Nature Biotechnologi, pokazuju da su istraživači uspešno uredili genom Cutibacterium acnes da luče i proizvode NGAL protein za koji se zna da je posrednik leka za akne izotretinoina, za koji se pokazalo da smanjuje sebum izazivanjem smrti. od sebocita.
Istraživački tim uključuje naučnike sa Instituta za biomedicinska istraživanja Bellvitge (Idibell), Univerziteta u Barseloni, Protein Technologies Faciliti Centra za genomsku regulaciju, Phenocell SAS, Medizinische Hochschule Brandenburg Theodor Fontane, Univerziteta Lund i Univerziteta Arhus.
Akne su uobičajeno stanje kože uzrokovano blokadom ili upalom folikula pilosebaceusa. Njegov izgled može varirati, od belih tačaka i mitesera do pustula i nodula, uglavnom na licu, čelu, grudima, gornjem delu leđa i ramenima. Iako su akne najčešće među adolescentima, mogu se pojaviti kod ljudi svih uzrasta.
Najteži slučajevi akni se leče antibioticima kako bi se ubile bakterije koje žive u folikulima, ili izotretinoinom (poznatim kao Accutane), derivatom vitamina A, koji izaziva smrt sebocita, epitelnih ćelija kože koje proizvode sebum. Međutim, ovi tretmani mogu izazvati ozbiljne neželjene efekte, kao što je narušavanje homeostaze mikrobioma kože—jer ne ubijaju selektivno bakterije—ili fotosenzitivnost, u slučaju antibiotika; urođene mane; ili ekstremno ljuštenje kože, u slučaju izotretinoina.
„Razvili smo lokalnu terapiju sa ciljanim pristupom, koristeći ono što priroda već ima. Napravili smo bakteriju koja živi u koži i čini je da proizvodi ono što je našoj koži potrebno. Ovde smo se fokusirali na lečenje akni, ali ova platforma se može proširiti na nekoliko drugih indikacija“, kaže Nastasija Knodlseder, prva autorka studije.
„Do sada su se C. acnes smatrale bakterijom koja se ne može rešiti. Bilo je neverovatno teško uvesti DNK i dobiti proteine proizvedene ili izlučene iz elementa umetnutog u njegov genom“, objašnjava Knodlseder, koji je postdoktor u Laboratoriji za translacionu sintetičku biologiju UPF.
Međutim, pošto se C. acnes čini privlačnom sintetičkom biološkom osnovom za lečenje kožnih bolesti zbog svog okruženja duboko unutar folikula dlake – praktično tamo gde se oslobađa sebum – njen značaj za homeostazu kože, blizak kontakt sa relevantnim terapijskim ciljevima, plus činjenica da pokazalo se da se uspešno usađuje kada se nanese na ljudsku kožu, što je navelo tim da insistira na uređivanju genoma ove bakterije koja se ne može konstruisati.
Da bi uredio genom C. acnes, istraživački tim koji je predvodio Marc Guell fokusirao se na poboljšanje isporuke DNK u ćeliju, stabilnost DNK unutar ćelije i ekspresiju gena. Naučnici su razmotrili regulatorne mere tako što su razvili strategiju biocontainment kako bi izbegli upotrebu elemenata koji izazivaju regulatorne probleme kao što su mobilni genetski elementi, plazmidi ili rezistencija na antibiotike. Dakle, dobijena sintetička bakterija ima bezbednosne karakteristike koje omogućavaju primenu u stvarnom životu i čine je razmatranjem za buduće ljudske terapije.
Sintetičke C. acnes su u stanju da luče i proizvode NGAL za modulaciju proizvodnje sebuma u ćelijskim linijama. Kada se nanesu na kožu miševa – jedini životinjski model koji je do sada mogao da testira konstruisane bakterije – oni ugrađuju, žive i proizvode protein. Međutim, koža miša nije uporediva sa kožom ljudi. Ima više kose, labav je, ima manje lipida i drugačiji mehanizam znojenja. Otuda potreba za alternativnim modelom, koji bolje predstavlja ljudsku kožu, kao što su 3D modeli kože.
„Razvili smo tehnološku platformu koja otvara vrata za uređivanje bilo koje bakterije za lečenje više bolesti. Sada smo fokusirani na korišćenje C. acnes za lečenje akni, ali možemo da isporučimo genetska kola za kreiranje pametnih mikroba za aplikacije koje se odnose na detekciju kože, ili imunološka modulacija“, ističe Guel.
Prateći istu strategiju, ova istraživačka linija će se nastaviti u okviru Evropskog projekta „SkinDev“ u kojem će naučnici iz laboratorije za translacionu sintetičku biologiju zajedno sa svojim partnerima konstruisati C. acnes za rešavanje atopijskog dermatitisa, hroničnog kožnog inflamatornog stanja koje karakteriše suva koža, ekcem i jaka iritacija, posebno česta kod male dece.
Iako bi svaku strategiju žive terapije trebalo potvrditi pojedinačno, istraživači pokazuju svoj optimizam u primeni ovih pametnih mikroba na ljude jer su neinženjerske C. akne već testirane na koži pacijenata bezbedno i efikasno.
