Oamenii de ştiinţă au proiectat virusuri care infectează bacteriile (fagi) pentru a transforma microbii intestinali în fabrici microscopice de medicamente. Această reuşită permite ca terapiile pe bază de proteine să fie administrate direct în intestinul inferior, fiind promiţătoare pentru tratarea bolilor cronice precum inflamaţia şi obezitatea.
Cercetătorii de la Virginia Tech au transformat bacteriile intestinale în mici fabrici de proteine, abordând una dintre provocările de lungă durată în ceea ce priveşte administrarea de medicamente pe cale gastrointestinală.
Aceste bacterii modificate produc şi eliberează continuu proteine ţintă în intestinul inferior, oferind un efect terapeutic susţinut şi precis.
Sute de specii microbiene diferite trăiesc şi prosperă în intestinele umane. În viitor, unele dintre acestea ar putea avea un nou rol: farmacist intern la nivel microscopic.
Un studiu publicat lmarţi în revista Nature Biotechnology demonstrează cum bacteriile intestinale pot fi programate să producă şi să elibereze proteine în tractul gastrointestinal inferior - depăşind un obstacol semnificativ în administrarea medicamentelor în acea parte a corpului.
Medicaţia orală este cea mai comună şi practică metodă de administrare a medicamentelor, dar stomacul acţionează ca o barieră formidabilă, descompunând majoritatea substanţelor înainte ca acestea să poată trece prin el mai departe. Este un lucru pozitiv atunci când vine vorba de agenţi patogeni de origine alimentară, dar terapiile care trec prin intestin sunt în mod regulat dezactivate şi eliminate.
Printr-o soluţie de pionierat, echipa de la Virginia Tech a proiectat virusuri devoratoare de bacterii, numite fagi, pentru a infecta şi reprograma celulele bacteriene în vederea producerii şi eliberării unui flux susţinut de medicamente pe bază de proteine.
Cercetătorii au arătat acum că această abordare poate fi utilizată pentru tratarea bolilor cronice.
Îmbrăţişează-ţi extraterestrul păianjen din tine
Bacteriofagii (pe scurt, fagii) sunt virusuri care infectează în mod natural bacteriile. Fagii sunt mai greu de clasificat decât bacteriile şi, prin urmare, mai puţin înţeleşi, dar cercetătorii ştiu cum atacă aceştia bacteriile.
După ce se prind de o celulă bacteriană, fagii îşi injectează propriul ADN şi reprogramează celula astfel încât aceasta să producă mai mulţi fagi - agenţi de distrugere a celulei. Atunci când celula plină de bacterii cedează în cele din urmă, aceasta explodează într-un flux de fagi noi într-un proces numit liză. Milioane de astfel de evenimente care au loc simultan produc o aprovizionare constantă cu o proteină ţintă în intestinul inferior.
Chiar dacă fagii se comportă (şi arată) ca nişte extratereştri păianjeni, ei sunt jucători obişnuiţi în echipa de start a microbiomului intestinal. De fapt, ubicuitatea lor este ceea ce i-a determinat pe cercetători să exploreze utilizarea lor pentru a introduce şi livra proteine terapeutice.
Echipa a proiectat fagi specializaţi care injectează puţin material genetic suplimentar în celula bacteriană.
În plus faţă de producerea unui val de fagi noi, instrucţiunile determină celula să producă o proteină auxiliară care s-ar putea preta la terapii ţintite în intestinul inferior.
Proteinele modificate au redus inflamaţia şi obezitatea la şoareci
Pentru a-şi dovedi tehnica, echipa a aplicat cu succes aceşti fagi modificaţi pentru a aborda simptomele asociate cu două boli separate la şoareci:
- Reducerea inflamaţiei prin eliberarea unei proteine care inhiba o enzimă asociată cu boala inflamatorie intestinală.
- Reducerea obezităţii prin eliberarea unei proteine care a indus un sentiment de saţietate la şoarecii cărora li s-a administrat o dietă bogată în grăsimi, asociată de obicei cu dietele occidentale, care sunt adesea legate de un risc crescut de obezitate.
Cu aceste rezultate, echipa a demonstrat dovada conceptului pentru o nouă metodă de eliberare a medicamentelor.
Laboratorul Virginia Techi explorează în prezent potenţialul comercial al acestei inovaţii prin intermediul programului I-Corps al Fundaţiei Naţionale pentru Ştiinţă.
Dar problema administrării medicamentelor are cel puţin două părţi. Următoarea provocare a echipei implică obţinerea medicamentelor absorbite din intestin în circulaţia sistemică.
„Este ca şi cum am fi Amazon. Avem lucrurile acolo, le-am lăsat în pragul uşii, acum trebuie să ne dăm seama cum să sunăm la uşă”, a explicat Bryan Hsu, specialist în biologie în laboratorul Virginia Tech, într-un comunicat publicat marţi.
Cercetarea a fost finanţată de Institutul Naţional de Ştiinţe Medicale Generale, Institutul Naţional de Alergii şi Boli Infecţioase şi Universitatea de Stat şi Institutul Politehnic Virginia (Virginia Tech), din Statele Unite.
