olegchagin

Группа Мэтью Чана (Matthew Wook Chang) из Наньянского технологического университета в Сингапуре пытается вооружить обычно безвредную, обитающую в желудочно-кишечном тракте теплокровных существ бактерию Esherichia coli (E. coli) для борьбы с синегнойной палочкой (Pseudomonas aeruginosa, P. aeruginosa). Синегнойная палочка может вызывать воспаление легких, цистит, обнаруживается при абсцессах и гнойных ранах. Она особенно опасна для людей с пониженным иммунитетом и часто является причиной внутрибольничных инфекций – главного источника устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий. Способность образовывать труднопроницаемые биопленки делает ее еще более опасной с точки зрения развития устойчивости к антибиотикам.
При встрече с врагом бактерии взрывались, и яд оказывался снаружи.

В более ранней работе E. coli были генетически модифицированы так, чтобы синтезировать и накапливать внутри себя белок, избирательно убивающий синегнойную палочку – пиоцин. При встрече с врагом E. coli взрывались, и яд оказывался снаружи. Хотя in vitro E. coli неплохо справлялись, этот метод был признан недостаточно точным, аккуратным и безопасным для использования in vivo.

В 2013 году ученые пошли дальше, научив E. coli выслеживать, преследовать и убивать синегнойную палочку. Для этого в геном бактерий были внесены три изменения. Вместо гена пиоцина был введен ген белка микроцина S. Микроцин S меньше по размеру и способен выбираться из клетки наружу через мембрану сам. Это избавило E. сoli от участи камикадзе. Другим оружием E. coli стала ДНКаза I – фермент, способный разрушать дезоксирибонуклеиновые кислоты, за счет которых достигается прочность и непроницаемость биопленок.

Наконец, E. сoli надо было снабдить системой для выслеживания синегнойных палочек. В этом помогли сами патогены. Для контроля своей численности и плотности популяции они пользуются специальной сигнальной молекулой. Все бактерии P. aeruginosa выделяют их в окружающую среду, и все способны оценивать их концентрацию. На основании этого бактерии принимают решения, делиться дальше или, наоборот, объявлять режим жесткой экономии. В клетки E. сoli был встроен ген, кодирующий белок, взаимодействующий с этой сигнальной молекулой. Это взаимодействие активирует синтез микроцина и ДНКазы и, кроме того, управляет движением E.coli – бактерии начинают двигаться туда, где больше врагов (и концентрация сигнальной молекулы выше).

У мышей, зараженных синегнойной палочкой, употребление модифицированных E. сoli в пищу привело к снижению количества патогенов, не вызвало видимых побочных эффектов и предотвратило развитие симптомов заболевания.

Дополнительное удобство состоит в том, что модифицированные E. coli могут работать сторожами. Они будут спокойно существовать в желудочно-кишечном тракте человека с высокой степенью риска заболеваний, вызываемых синегнойной палочкой, и активизироваться только в случае развития заболевания.