5 февраля 2014 Автор: Константин Филиппович Суздалев

Бактериороботы – новая стратегия борьбы с трудноизлечимыми заболеваниями

Твитнуть

Южно-корейские специалисты из университета «Chonnam National University», г. Кванджу, реализовали новую стратегию создания лекарственных препаратов. Идея состоит в присоединении бактерии к микрокапсуле, содержащей лекарственный препарат. Известно, что некоторые бактерии испытывают повышенное сродство к веществам, выделяемым больными клетками, и движутся в их сторону. Что, если использовать это свойство бактерий для «адресной» доставки лекарств?  Ведь так можно избежать массы побочных эффектов, оказываемых обычными лекарствами на весь организм!

 Разработка лекарств без побочных эффектов особенно актуальна для создания противоопухолевых препаратов. Практически все лекарства против рака действуют и на больные, и на здоровые клетки. Основными побочными эффектами являются слабость, выпадение волос, изменение состава крови и нейротоксическое действие. Человек, прошедший химиотерапию, выглядит осунувшимся, постаревшим. Поэтому врачи, химики, биологи и фармакологи ищут средства воздействия на больные клетки, не затрагивающие здоровые.

 Южно-корейские авторы успешно создали модель такого устройства, сочетающего в себе последние достижения биотехнологии и робототехники. Они предложили новую методологию изготовления микроробота на основе бактерии и проверили его способность нацеливаться на раковые клетки. Микроробот, названный «бактериобот» (“bacteriobot”), состоит из ослабленных жгутиковых бактерий рода сальмонелл – SalmonellaTyphimurium, связанных с неживыми микроструктурами. Бактерия заставляет всё устройство двигаться к раковым клеткам, и действует как микросенсор, микродвигатель и терапевтический агент. Дело в том, что указанные микроорганизмы сами по себе способны подавлять рост опухоли, однако не создают должной концентрации лекарственных веществ, достаточной для терапевтического эффекта. Поэтому необходимо, чтобы бактерии «принесли лекарство с собой».

 Был использован выскоподвижный штамм ослабленной S. Typhimurium (зелёного цвета с фиолетовыми жгутиками, см. рис. 1). Бактерия была жестко привязана к микроструктуре  из полистирола (красного цвета) с использованием высокого сродства между биотином (фиолетовый шарик) и стрептавидином (жёлтая рогатка). Биотин – это малая молекула, которая существует во всех живых организмах и может быть связана со многими белками, такими, как стрептавидин, без заметной потери биологической активности. Соединение белка с биотином позволяет ему взаимодействовать с молекулами, содержащими стрептавидин. В нашем случае бактерия была модифицирована так, что биотин находился на внешних трансмембранных белках (желтого цвета), которые широко распространены на её поверхности. Эта бактерия была затем привязана к микрогранулам родамин-содержащего флуоресцентного полистирола (красного цвета), которые были ковалентно связанны со стрептавидином.  

Необходимо отметить, что использование флуоресцентных красителей не случайно, используется для идентификации всех частей микроробота при его движении в живом организме. Было установлено, что бактерии и микроботы локализуются только в раковых новообразованиях и могут служить прекрасным средством диагностики (рис.2). На рисунке видно, что и бактерии, и микророботы локализуются в опухоли, в то время как сами шарики полистирола в опухоль не проникают.

 Очевидно, что следующий шаг – создание микророботов, доставляющих реальный противораковый препарат непосредственно в опухоль. Пока речь идёт лишь об успешной реализации идеи доставки микроструктур (в данном случае шариков полистирола) в патогенные новообразования.

 С оригинальной статьёй можно ознакомиться здесь: http://www.nature.com/srep/2013/131202/srep03394/full/srep03394.html

Видео на английском языке:

 

Автор: Константин Филиппович Суздалев

Твитнуть

Рубрика: Новости.