Az orvosbiológia boszorkánykonyhájában ez készül

A mikroorganizmusok egyszerre nélkülözhetetlenek és veszélyesek számunkra. A kommunikációjuk megfejtésével azonban olyan eszközökhöz juthatunk, amelyek igen fontos szerepet fognak betölteni a gyógyításban. Nemrégiben a kutatók az E. coli baktériummal komoly áttörést értek el.

Ha a gyógyítás érdekében a szándékaink szerinti együttműködésre késztethetjük a mikrobákat, akkor teljesen új kezelési módszerek honosodhatnak meg, s lehetővé válik a súlyos betegségek sokkal hatékonyabb kezelése. A biomérnöki, biomedikai kutatások jelentősége többek között ezért is növekszik. Ezt jól mutatja, hogy a hozzá kapcsolódó piac szélsebesen bővül. Jövőre a mérete várhatóan eléri a 150 milliárd dollárt, ami több mint a duplája az öt évvel korábbinak. E fejlődési ütem fenntartásához néha megoldhatatlannak látszó problémákat sikerül egy nagy ötlettel leküzdeni, máskor a természet maga kínál megoldást. Ezúttal is ez történt.

E. coli
Életeket fog menteni azE. colibaktérium kommunikációjának irányítása - Fotó: Getty Images

A Kaliforniai Egyetem (San Diego) biomérnökei újratervezték annak a módját, ahogy az ártalmatlan E. coli baktériumok egymással beszélgetnek - írja a Phys.org tudományos portál. Az így létrehozott új genetikai áramkör azoknak a szintetikus biológusoknak a kezében ér majd aranyat, akik különféle feladatok elvégzésére terveznek baktériumokat. Az átalakított mikrobák például gyógyszereket szállíthatnak, értékes vegyületeket állíthatnak elő vagy érzékelni fogják a környezet jellemzőit, változásait. A most bemutatott ellenőrzési módszer megteremtéséhez a baktériumsejteket úgy alakították át, hogy azok kémiai jelzések útján ne legyenek képesek kommunikálni egymással, kivéve, ha egy adott külső molekula is jelen van. Az eredményeik ismertetése a Nature Communications folyóiratban jelent meg.

A kvórumérzékelés csodája

A tudósok hagyományosan olyan eredeti baktériumkommunikációs rendszereket használnak, amelyeket összefoglalóan kvórumérzékelésnek hívnak. (A kvórumérzékelést a baktériumok annak megítélésére használják, hogy mekkora a populációjuk sűrűsége, és ennek megfelelően változtatnak a viselkedésükön.) Ezzel képesek kontrollálni azokat a baktériumközösségeket, amelyekkel elvégezhető például a célzott gyógyszeradagolás.

A baktériumok kvórumérzékelése a kis jelző molekulák előállításán, szétterjesztésén és elfogásán alapszik a populáció baktériumsejtjei között. Az egyik komoly kihívás az, hogy nehéz e rendszereket kívülről szabályozni. A most bemutatott megoldás a baktériumok kommunikációját ellenőrzi, és ezáltal jobban kontrolálhatóvá válnak azok a hasznos feladatok (folyamatok), amelyeket e baktériumpopulációk teljesítenek. A biomérnökök egyik kedvenc mikrobája, az igen sokoldalúan használható Rhodopseudomonas palustris fotoszintetizáló baktériumban található genetikai áramkör ihlette a megoldást. Ennek lényege, hogy csak akkor működik, ha a baktériumokat a legtöbb gyümölcsben és zöldségben is megtalálható vegyülettel, p-kumarinsavval látják el.


"A baktériumok eltérően koordinálódnak attól függően, hogy mekkora mennyiségű p-kumarinsavat juttatunk nekik. Ha nem kapnak p-kumarinsavat, akkor nem tudnak kommunikálni egymással, de ha közepes koncentrációt kapnak, már képesek megjelölni és megosztani a kolóniájuk méretét. Ha túl sokat adunk nekik, akkor viszont túltermelik a jelzőmolekulákat, amelyek megtévesztik őket, és úgy kezdenek viselkedni, mintha egy nagy populáció részei lennének" - mondta Arianna Miano, az egyetem kutatója, a tanulmány vezető szerzője.

Mikorszkopikus teherjárművek 

A San Diego-i biofejlesztőknek sikerült bizonyítaniuk, hogy az úgynevezett indukálható kvórumérzékelő áramkörök és egy (a mikroba lebomlását ellenőrző) lízis gén expressziója közösen lehetővé teszi a baktériumsejtek koordinációját térben és időben. A baktériumok lízisét korábban már az egyetem tudósai arra használták, hogy rákgyógyszereket adagoljanak megcélzott daganatok környezetébe. Az indukálható kvórumérzékelés azonban jelentősen megnövelheti a parányi "teherjárművek" irányítását, összehasonlítva a jelenleg rendelkezésre álló teljesen eredeti (natív) kvórumérzékelő rendszerekkel.

Amerikai kutatók mérföldkőhöz értek az úgynevezett bio-mesterséges vese kifejlesztésében és élő szervezetben való alkalmazásában. Beültették ugyanis egy sertésbe az első olyan biomérnöki munkával előállított szervet, amelyhez nem volt szükség a kilökődést megakadályozó gyógyszerekre. Ha sikerrel jár a kísérlet, azzal a tudósok igen közel kerülnek a humán tesztekhez is. Részletek!

Egy lízisgén és a hagyományos kvórumérzékelő rendszer alkalmazásával a rakomány kiszállítása csak akkor történik meg, ha a baktériumok elég magas koncentrációt érnek el. A p-kumarinsav alacsony és közepes koncentrációját használva azonban pontosan szabályozható, hogy mikor jusson hatóanyag a megcélzott szövetekbe. A kutatók azt is kimutatták, hogy a magas koncentrációjú p-kumarinsavval való kezelés elpusztítja az összes baktériumsejtet, mert arra kényszerülnek, hogy folyamatosan termeljék a lízisfehérjéket, függetlenül a populáció méretétől. Miano szerint azonban még csak "megkarcolták" a bakteriális kommunikációs rendszerek felszínét. De már látják, hogy mekkora lehetőségek nyílhatnak meg, ha a különféle gének expresszióját hozzákapcsolják a szabályozott kommunikációhoz.

Értékelje a cikket!

Hogy érzi magát? Országos eredmény megtekintése >>
Hogy érzi magát?
Kirobbanó formában van? Válassza ki a lelki- és testi állapotához illő emojit és nézze meg térképünkön, hogy mások hogy érzik magukat!
Milyen most a lelkiállapota?
Letargikus vagyok
Kissé magam alatt vagyok
Kiegyensúlyozott vagyok
Jókedvű vagyok
Majd kiugrom a bőrömből
Hogy érzi magát?
Kirobbanó formában van? Válassza ki a lelki- és testi állapotához illő emojit és nézze meg térképünkön, hogy mások hogy érzik magukat!
Hogy érzi most magát fizikailag?
Teljesen hulla vagyok
Voltam már jobban is
Átlagos formában vagyok
Jól vagyok
Kirobbanó formában vagyok
Hogy érzi magát?
Lelkiállapot
Fizikai állapot
Legjobban:
Legrosszabbul:
További cikkek
Szóljon hozzá Ön is és olvassa el mások hozzászólásait

Humánmeteorológia

Humanmeterológia szolgaltatója

Fronthatás:
Nincs front

Maximum:
+7, +12 °C
Minimum:
-1, +4 °C

Hazánkban pénteken délelőtt megszűnik a csapadék és többfelé felszakadozik a felhőzet.

Egészséget befolyásoló hatások:
gyenge

Részletes adatok és előrejelzés

Tekintse meg az időjárási frontokat!Térképezze fel a pollen adatokat!

Kövesse a Házipatikát:

GyógyszerekGyógyszerkereső
GyógyszerHatóanyag