Генетически модифицированные бактерии вместо шприца с инсулином
Ученые Корнельского университета (Итака, штат Нью-Йорк), работающие под руководством Джона Марча (John March), вывели на новый уровень использование пробиотиков – полезных микроорганизмов, на протяжении столетий употребляемых людьми в составе молочных продуктов. Они модифицировали непатогенный штамм кишечной палочки (Escherichia coli) таким образом, что обогащенный такими бактериями йогурт скоро может заменить больным диабетом инъекции инсулина.
При диабете первого типа бета-клетки поджелудочной железы утрачивают способность синтезировать гормон инсулин, запускающий поглощение и запасание глюкозы клетками мышц и печени. Авторы решили попытаться восстановить этот механизм с помощью сигнальной системы, используемой выстилающими кишечник эпителиальными клетками и населяющими его полезными бактериями.
Созданный учеными штамм непатогенной кишечной палочки синтезирует белок GLP-1 – глюкагоноподобный пептид, glucagon-like peptide-1. В организме здорового человека этот белок синтезируется клетками кишечника и, среди прочих эффектов, запускает продукцию инсулина в поджелудочной железе.
Авторы продемонстрировали, что в лабораторных условиях в присутствии глюкозы секретирующие GLP-1 бактерии (точки в нижней части снимка) запускают синтез инсулина в культуре клеток кишечника человека (вверху, выделены голубым). Механизмы, лежащие в основе этого феномена, пока не ясны.
Введение новых бактерий в диету мышей с искусственно вызванным диабетом за 80 дней снизило уровень глюкозы в крови животных до нормального, в то время как у животных контрольной группы, не употреблявших бактерий, этот показатель оставался повышенным.
По словам авторов, использование бактерий для лечения диабета имеет ряд преимуществ перед применением самого белка GLP-1. Бактерии синтезируют определенное количество белка, соответствующее ситуации в организме хозяина, что минимизирует необходимость самостоятельного мониторинга состояния организма.
Более того, синтез белка непосредственно в организме позволяет преодолеть трудности, связанные с применением белковых препаратов, дорогих в производстве и легко разрушающихся под действием пищеварительных соков (период полураспада активной формы GLP-1 – менее двух минут). Пробиотики же стоят совсем дешево, кроме того, при желании их можно размножать в составе закваски для йогурта.
На сегодняшний день еще непонятно, что именно происходит в кишечнике употребляющих новые пробиотики животных. Хотя животные выглядят совершенно нормально, крайне важно исключить возможность развития побочных эффектов, таких как избыточный синтез гормона или подавление нормального функционирования эпителиальных клеток кишечника.
Кроме бактерий для лечения диабета, группа Марча работает над созданием целого ряда целебных штаммов микроорганизмов, в том числе предназначенных для борьбы с кариесом, синтеза витаминов, лечения непереносимости лактозы и профилактики холеры.
Несмотря на первые успехи, авторы отмечают, что им еще предстоит ответить на несколько непростых вопросов. Необходимо выяснить, как долго модифицированные бактерии могут сохраняться в желудке и насколько опасны вмешательства в микрофлору кишечника. Кроме того, известно, что состав кишечной микрофлоры разных людей достаточно сильно варьирует и на сегодняшний день неясно, каким образом это может повлиять на результаты бактериального лечения. Этот фактор может быть особенно критичен при подборе оптимальных индивидуальных доз лечебного йогурта.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Technology Review
01.09.2009