Как любая хорошая воинская часть, у инфекционных бактерий есть доступ к многочисленному оружию и эффективным системам связи. Но как солдаты в области, они также восприимчивы к террористам-смертникам. Исследователи использовали инструменты синтетической биологии для создания клетки кишечной палочки, которая может пропитать иностранные бактерии и взорваться, уничтожив патогены вместе с собой.Проект, говорит биоинженер Чуех Лу Пох Наньяна Технологический университет в Сингапуре, был «вдохновлен по своей природе», особенно ощущением кворума, способностью некоторых бактерий обнаружить число микроорганизмов — или их собственных разновидностей или других — в их окружающей среде.
Когда патогенные Pseudomonas aeruginosa ощущают другое воспрепятствование разновидностей на своем пространстве и питательных веществах, они общаются с членами их собственных разновидностей с помощью химических сигналов и коллективно начинают выпускать бактериальный токсин, названный pyocin, уничтожающим соревнование. Вместе, они, коммуникация и обороноспособность позволяют P. aeruginosa формировать плотно упакованные слои, названные биопленками, которые могут вызвать инфекции дыхательных путей в людях и особенно опасны для больных муковисцедозом.
Пох и инженер-химик Мэтью Вук Чанг, также в Наньяне Технологический университет, решенный для превращения системы оружия aeruginosa P. против себя, с помощью E. coli как носитель. Исследователи щипнули гены, позволяющие P. aeruginosa обнаруживать других членов своих разновидностей и помещать этот синтетический генетический код в геном coli E. Они также дали E. coli ген для того, чтобы сделать измененный pyocin, который токсичен к P. aeruginosa. Путем соединения pyocin гена с генами ощущения исследователи гарантировали, что, когда E. coli обнаружил P. aeruginosa в близости, это заполнит себя большими суммами pyocin и станет биологической бомбой замедленного действия.Исследователи дали E. coli один последний синтетический компонент: «ген самоубийства», активизированный однажды pyocin, имел некоторое время для создания, заставляя клетки разорвать открытый и выпустить их токсин.
Когда Чанг и Пох вырастили их синтетический продукт E. coli в блюде с P. aeruginosa, террорист-смертник смог убить 99% P. aeruginosa клетки, сообщают исследователи сегодня в Молекулярной Системной биологии.Джастин Галливэн, синтетический биолог в Университете Эмори в Атланте, говорит в электронном письме, что исследование «приятно иллюстрирует», как синтетические бактерии могут выполнить сложные задачи. Но он волнуется, что они могут не быть в состоянии закончить работу, потому что 1% инфекционных бактерий остался после лечения — даже когда исследователи помещают в четыре раза больше E. coli, чем P. aeruginosa в соединение.Система должна была бы также подвергнуться большой работе, прежде чем это можно будет рассмотреть для использования в людях — включая, возможно, заменяя E. coli с другой системой доставки, говорит Ричард Китни, синтетический биолог в Имперском колледже Лондона. «При демонстрации людей E. coli не является хорошей вещью», говорит Китни, поскольку бактерии ядовиты вне пищеварительного тракта.
Он добавляет, что бригада должна была бы также показать, что pyocin является эффективным при уничтожении P. aeruginosa, которые уже сформировали биопленку.Для их части Чанг и Пох говорят, что они планируют проверить склонные к суициду бактерии у мышей, зараженных P. aeruginosa. Это не ясно, они говорят, вреден ли pyocin для млекопитающих, несмотря на то, что некоторые другие естественные бактериальные токсины в настоящее время утверждаются для использования в качестве продовольственных консервантов.
Они также надеются щипнуть синтетическую систему так, чтобы она могла ощутить и ответить на сигнальные молекулы, выпущенные другими разновидностями патогенных бактерий, такие как ответственные за холеру.