Генетически модифицированный пробиотик
Скоро в продаже: ГМ-бактерии в пилюлях
Анатолий Ализар, Geektimes
Американский стартап Synlogic, основанный совместно с профессорами Массачусетского технологического института, готов вывести на рынок новый класс медицинских препаратов. Его называют «синтетическими бактериями» и «живой терапией». Капсулы для прерорального применения содержат колонию живых бактерий. Попадая в кишечник, они начинают полезную деятельность. Задача – устранить определённые метаболические аномалии, которые являются следствием заболеваний и редких генетических нарушений.
В организме человека постоянно живут триллионы разнообразных бактерий, которые находятся в симбиозе с нами. Количество микробов более чем на порядок превышает количество клеток человеческого тела. Общая масса микрофлоры кишечника – от 1 до 3 кг. Без этих симбионтов мы просто не выживем.
Все они в совокупности называются микрофлорой или микробиотой человека. Микрофлора кишечника человека состоит из более чем 500 видов, большинство из которых – бактерии, например, кишечная палочка. Другие представители микрофлоры – микроскопические грибы, в частности, дрожжи, а также простейшие. Один только кубический сантиметр человеческой слюны содержит от десяти миллионов до миллиарда бактерий.
Изучение микрофлоры кишечника – одно из перспективных направлений современной науки. В последние годы научные исследования показали, что микробиота представляет собой сложнейшую экосистему, которая оказывает ключевое влияние на здоровье человека, в том числе на его физическое и психическое состояние. Человека можно рассматривать как «сверхорганизм». Сообщество микробов управляет человеческим телом, программируя обмен веществ в теле с помощью ферментов, которые кодируются геномом бактерий.
Учёные вынуждены признать, что они не в состоянии традиционными методами дать полную качественную и количественную характеристику микробиоценозов организма человека, а тем более анализировать популяционных взаимодействий микроорганизмов, микробных «сигнальных систем» и определить прочие характеристики микрофлоры. Это связано с практической невозможностью культивирования более чем 50% представителей микрофлоры человека.
Для анализа микробиоты разработаны принципиально новые направления и методы микробиологии, прежде всего молекулярно-генетические методы с использованием генетических платформ для метагеномных исследований.
Стартап Synlogic работает именно в этом инновационном направлении, изучая микрофлору и пытаясь на неё как-то повлиять, чтобы косвенно скорректировать человеческий метаболизм. Например, синтетические бактерии могут устранять в организме излишки аммиака. Первые клинические испытания экспериментального препарата Synlogic назначены на начало 2017 года (см. пресс-релиз Synlogic Expands Leadership Team to Support Rapid Advancement of the First Synthetic Biotic Towards the Clinic).
Синтетическая бактерия для устранения излишков аммиака – только первый пробный шар в новом классе программируемых бактерий, которые предназначены для лечения различных болезней. Научные исследования в этой области идут более 15 лет, а бактерии Synlogic в капсулах – один из первых конкретных медицинских препаратов, которые могут быть одобрены для медицинского применения. В данный момент на рассмотрении Управления по контролю за продуктами и лекарствами США находится от 8 до 10 генномодифицированных микроорганизмов.
Основная идея в том, чтобы генетически подкорректировать бактерию E. coli, обычную кишечную палочку, которая в большом количестве присутствует в организме. Генетически модифицированная бактерия обладает особым аппетитом к вредному аммиаку, который постоянно образуется во всех тканях и органах организма, а особенно активно – в печени, кишечнике, мышцах и нервных тканях. Это чрезвычайно токсичное соединение, которое необходимо связать (обезвредить) и вывести из организма.
Обычно аммиак выводится через мочу, но организм некоторых людей не способен связывать и выводить его достаточно быстро. Из-за этого в организме накаливается достаточно высокий и токсичный уровень аммиака. Вплоть до того, что человек становится раздражительным, впадает в делирий, а у новорожденных такое нарушение метаболизма может вызвать даже смерть. Синтетическая кишечная бактерия помогает преобразовать аммиак в безвредный аргинин.
По рецептуре Synlogic, человеку для нормализации обмена аммиака в организме будет достаточно принимать ежедневно по одной капсуле препарата, которая содержит 100 млрд бактерий генетически модифицированной кишечной палочки.
Биотехнологический стартап уже получил около $70 млн венчурного финансирования. Независимые специалисты считают, что это очень перспективное направление фармакологии. Например, другой стартап, Ernest Pharmaceuticals, экспериментирует с лечением злокачественных опухолей с помощью генномодифицированной сальмонеллы. Это специфическая бактерия, которая имеет свойство скапливаться в раковых опухолях. Учёные пытаются использовать это свойство сальмонеллы. Сконструированный ими организм должен выделять противораковое лекарство, когда попадёт в клетки злокачественной опухоли.
Клинические испытания должны проверить, что ГМ-бактерии кишечной палочки безвредны для организма и не обмениваются генами с нормальными бактериями человеческой микрофлоры. Инженеры сделали так, что для деления синтетического организма требуется наличие специфического вещества – тимидина, которого очень мало в человеческом кишечнике. Это гарантирует, что ГМ-бактерия не оставит потомства.
Возможно, спустя несколько лет на прилавках аптек мы увидим немало различных бактерий с генными модификациями. Вообще, такие ГМО применяют не только в медицине. Например, недавно сообщалось о разработке микроорганизма, который синтезирует морфий из глюкозы, так что будущее обещает быть интересным.
На самом деле синтез морфина из глюкозы удалось довести только до середины, но через несколько лет, скорее всего, желающие смогут пить бражку с опиатами – ВМ.
По оценкам специалистов, американский фармацевтический рынок синтетических бактерий – лекарственных пилюль и йогуртов с живыми бактериями – составляет $3,5 млрд.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
09.11.2016