Wetenschappers hebben de ontwikkeling bekend gemaakt van bacteriën die dienen als een soort van mobiele farmaceutische fabrieken. Ze kunnen zowel stoffen aanmaken die ziekten bestrijden als levensreddende medicatie naar de juiste plekken in het lichaam brengen. De term voor deze nieuwe manier van behandelen die allerlei ziekten, van voedselvergiftiging tot kanker, kan bestrijden is “bacteriële luchtschepen”.
Onderzoeksleider William E. Bentley zei hierover: “We zijn een platform aan het bouwen dat er toe kan leiden dat bacteriële luchtschepen de volgende generatie van ziektebestrijders worden. Het concept is uniek.”
Bentley legde uit dat bij traditionele genetische manipulatie de bacteriën opnieuw worden geprogrammeerd, zodat ze antibiotica, insuline en andere medicijnen en materialen kunnen produceren. Deze bacteriën groeien in voedingsoplossingen in enorme roestvrijstalen vaten in fabrieken. Zij geven antibiotica of insuline af in speciale vaten, die vervolgens door technici worden geoogst. Het resulterende geneesmiddel kan gebruikt worden voor de behandeling van mensen.
De “bacteriële luchtschip”-aanpak daarentegen, is een compleet nieuwe stap binnen de bioengineering. Wetenschappers modificeren het DNA van bacteriën om een geneesmiddel of een andere ziekte-bestrijdende stof te produceren. Vervolgens geven zij de bacteriën een biochemisch afleveradres, dat wil zeggen de locatie van de ziekte in het lichaam. De bacteriën worden door de patiënt ingeslikt of ze worden ingespoten in het lichaam, en de bacteriën reizen naar het zieke weefsel en starten daar de productie van stoffen om de ziekte te bestrijden.
Bentley koos de term “bacteriële luchtschepen” omdat de gemodificeerde bacteriën daadwerkelijk lijken op de sigaarvorm van zeppelins, de beroemde luchtschepen van weleer. Bovendien lijken de bacteriën te zweven als een luchtballon terwijl ze hun medicatie afleveren. Het prototype bacteriële luchtschip is een stam van E. coli die Bentley en zijn collega’s ontwikkelde aan de Universiteit van Maryland in College Park. Hier is onderzoeker Bentley de Robert E. Fischell Distinguished Professor en voorzitter van de Fischell Department of Bioengineering.
Bentley: “We hebben een genetisch circuit gemaakt dat E. coli voorziet van nieuwe mogelijkheden zoals vinden, detecteren en omschakelen. De resulterende cel is een bacterieel luchtschip, een cel die autonoom kan navigeren en belangrijke lading draagt.”
Er wordt een molecuul aan de buitenkant van de bacteriën bevestigd. Het geeft de bacteriën de mogelijkheid om specifieke cellen te vinden en zich aan hen te hechten. In dit geval bijvoorbeeld darmcellen waar andere stammen van E. coli voedselvergiftiging veroorzaken. Binnen de bacteriën is een gen aanwezig dat fungeert als een nanofabriek. Het maakt gebruik van de natuurlijke eigenschap van bacteriën machinerie om medicijnen te maken die kunnen vechten tegen bacteriële infecties, virussen en kanker.
De nanofabriek kan ook signaalstoffen produceren die het mogelijk maken dat de luchtschepen kunnen communiceren met natuurlijke bacteriën op de plaats van een infectie. Sommige bacteriën gaan een biochemisch gesprek aan, waarin zij de activiteiten coördineren die nodig zijn om een infectie te starten. De bacteriële luchtschepen kunnen hun eigen signaalmoleculen produceren, waardoor het kan voorkomen dat bacteriën een infectie starten.
Bij het werk aan dit prototype toonde Bentley’s groep aan dat de aangepaste stam van E. coli inderdaad zich probeerde te hechten aan darmcellen. Ze toonde ook aan dat de gemodificeerde bacteriën chemische signalen produceerden die de aanleiding waren voor naburige bacteriën om bepaalde eiwitten aan te gaan maken die zij normaal niet produceren. De resultaten vormen het bewijs dat het “bacteriële luchtschepen”-concept kan werken. Met behulp van deze aanpak, zou de nanofabriek ook chemische signalen kunnen produceren die ervoor zorgen dat cellen in de maagwand of andere delen van het lichaam, zelf natuurlijke ziekte-bestrijdende stoffen gaan aanmaken. Hiermee zouden ze schadelijke bacteriën en virussen kunnen doden.
Bentley: “De bacteriële luchtschepen kunnen een krachtig signaal uitzenden, waar ziektebestrijdende cellen in het lichaam op kunnen kan reageren om te gaan vechten. De chemische signalen vertellen de cellen van het lichaam de vreemde indringers aan te vallen, waaronder bacteriën die voedselvergiftiging veroorzaken.”
Bacteriële luchtschepen zouden gegeven kunnen worden aan patiënten in de vorm van probiotica, levende micro-organismen die gunstig zijn voor de gezondheid zoals aanwezig in bepaalde soorten yoghurt. Artsen kunnen de bacteriële luchtschepen rechtstreeks in de bloedbaan injecteren of in een zieke omgeving zoals een tumor.
Bron: American Chemical Society, 29 maart 2011
Facebook Reacties: