בניית חיידקים כדי לשמור עלינו

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
X-ray_Promo1


התחושה הזו בבטן שלך? ובכן, זה בראש שלך, אבל חלק מזה באמת מתחיל במערכת העיכול.

חלק מטריליוני החיידקים החיים במעי שלך – בין וירוסים, אאוקריוטים וארכיאה – מסנתזים חלק מהנוירוטרנסמיטורים שאחראים על העצבים, החרדה והאופוריה שלך.

כאשר אין לך מספיק – או שיש לך יותר מדי – מכל אחד מההורמונים הללו, הבריאות הנפשית שלך עלולה לסבול.

Tae Seok Moon, פרופסור חבר במחלקה להנדסה סביבתית וכימית בבית הספר להנדסה מק'קלווי באוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס, אומר שהוא חווה את חוסר האיזון הזה בעצמו. והוא עובד על תיקון: חיידקים מהונדסים גנטית שיכולים לנטר את הייצור הכימי מתוך המעי של האדם ולתקן כל חוסר איזון.

המחקר שלו פורסם ב-11 בנובמבר בכתב העת מערכות תאים.

"זו עבודה קשה לעשות," אמר מון, "לשמור על איזון הנוירוטרנסמיטורים שלך." אבל הוא כבר התחיל. בשנת 2017, מון קיבל מענק להנדסת פרוביוטיקה שמטרתה להגן על אנשים מההשפעות הבריאותיות השליליות של עליות האדרנלין.

השיטה של ​​מון כוללת פיתוח של "חיישן חיידקי" שיכול לזהות כימיקלים מסוימים במעיים של אדם. הוא עבד על חיישנים דומים במעבדה שלו במטרה בסופו של דבר להנדס גנטית סוג של מערכת מודולרית עם חיישנים שונים. הוא כבר פיתח חיישנים לטמפרטורה, pH, רמות חמצן, אור, מזהמים וכימיקלים אחרים הקשורים למחלות.

ספציפיות היא המפתח

מון הוא לא האדם הראשון שפיתח חיישנים כאלה, אבל עד עכשיו הם סבלו בעיקר מחוסר ספציפיות. חיישנים יכולים להתקשות בכל הנוגע להבדיל בין מולקולות בעלות מבנה דומה.

"הספציפיות בהנדסה היא אחד האתגרים הגדולים", אמר מון. "אבל הוכחנו שאפשר לעשות את זה".

ההוכחה היא בהנדסה גנטית Escherichia coli Nissle 1917 חיידק (EcN), שיש לו חיישן לסוג אחד – ורק אחד – של מולקולה.

הצוות הצליח להתחיל עם מסלול חיישן שנמצא באופן טבעי בחיידקים. הסופר הראשון אוסטין רוטינגהאוס, סטודנט לדוקטורט במעבדה של מון, וחברי מעבדה אחרים השתמשו במודלים ממוחשבים כדי לחקור כיצד מוטציות ישפיעו על רגישות המסלול. החוקרים הצליחו לפתח מסלול חיישן שהיה רגיש למולקולות בהן התעניינו – ורק למולקולות הללו.

החיישנים שולבו ב-EcN, והפכו את החיידקים לציידים מדויקים. הם יכולים להבחין בין פנילאלנין (Phe) לבין טירוזין (Tyr), שתי מולקולות דומות מבחינה מבנית הקשורות להפרעות (PKU) וטירוזינמיה מסוג 2, בהתאמה.

הצוות גם פיתח חיישנים עבור פנילאתילאמין (PEA) וטירמין (Tyra) בעלי מבנה דומה – שניהם נמצאים במזון ובמעיים.

עם הוכחת הרעיון הזה, המעבדה של מון יכולה כעת לעבוד על פיתוח מפעיל – חלבון שיפעל על סמך מידע שנאסף על ידי החיישן. לדוגמה, PKU היא מחלה גנטית שגורמת לתינוקות לצבור יותר מדי פנילאלנין. לחיידק מהונדס לחלוטין עשוי להיות חיישן שיזהה את חומצת האמינו ומפעיל שיכול לפרק אותה אם רמות הפנילאלנין גבוהות מדי.

סוגים אלה של אורגניזמים מהונדסים יכולים להיות שימושיים מעבר לסביבה רפואית. הם יכולים לשמש גם לניטור איכות המזון או כדי לווסת מסלולים להנדסה מטבולית מיקרוביאלית, התהליכים המשמשים ליצירת תרופות רבות, דלקים או כימיקלים אחרים.

עם זאת, בגלל חוויותיו, מון מתעניין באופן אישי ביותר בחיידקים שיכולים לחוש את רמות הנוירוטרנסמיטורים במעיים. "אם הרמות גבוהות מדי, החיידקים מייצרים אנזים שמפרק את כימיקל המטרה. אם הוא נמוך מדי", אמר, "החיידקים מייצרים אנזים שיכול לסנתז יותר ממנו".

כ-95 אחוז מהורמון הסרוטונין מסונתז על ידי חיידקים במעיים. כאשר נוירוטרנסמיטורים זה ואחרים אינם בגדר, אדם יכול לסבול מאוד, אמר מון. הוא רוצה לשים קץ לסבל הזה.

"זו ההתחלה של הפתרון ההנדסי שלנו".

.



קישור לכתבת המקור – 2021-11-12 19:15:42

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר