Біоінженери створили модифіковані бактерії, здатні реагувати на зміни концентрації різних речовин у кишківнику, попереджаючи про можливі хвороби. Коли концентрація речовин небезпечно зростає, бактерії перестають світитися у відповідь на випромінювання ультрафіолетом, що можна виміряти за аналізом калу. Такий підхід допоможе виявляти хвороби кишківника без потреби в інвазивних методах діагностики, таких як колоноскопія. Дослідження опублікували в журналі Cell.
Бактерії Bacteroides thetaiotaomicron під сканувальним електронним мікроскопом. Dennis Kunkel Microscopy / Science Photo Library
Які бактерії вкажуть на хвороби кишківника?
Оскільки бактерії володіють здатністю реагувати на зміни в хімічному складі середовища, їх протягом довгого часу намагалися використати як біосенсори, наділяючи здатністю світитися у відповідь на подразник. Але зазвичай зміни в кишківнику недостатньо значні, щоб спричинити достатньо сильне світіння. Тому науковці змінили підхід, зробивши симбіотичні бактерії кишківника Bacteroides thetaiotaomicron здатними світитися весь час, окрім тих випадків, коли відчувають осмотичний стрес.
Осмотичний стрес виникає тоді, коли у просвіті кишківника збільшується концентрація нерозщеплених поживних речовин, які висмоктують воду з сусідніх клітин, зокрема з бактерій. Він може вказувати на запальні процеси в кишківнику, зокрема на автоімунну хворобу целіакію, яка супроводжується непереносимістю глютену, хворобу Крона та виразковий коліт.
Модифіковані бактерії випробували на мишах, відстежуючи осмотичний стрес за зразками калу. Бактерії починали світитися слабше у відповідь навіть на незначні зміни, які не спричиняли симптомів хвороб кишківника, таких як діарея. У майбутньому науковці сподіваються створити бактерії, здатні реагувати на зміну одразу декількох показників, наприклад, температури, кислотності та рівня кисню в кишківнику.
Для чого науковці модифікують бактерії
🦠 Науковці модифікували бактерію-збудника черевного тифу, змусивши її активувати імунні клітини в кишківнику для боротьби з пухлинами в ньому.
💊 Модифіковану бактерію мікоплазму націлили на біоплівки золотистого стафілокока — бактерії, яка є стійкою до антибіотиків і спричиняє внутрішньолікарняні інфекції.
🥛 Дослідникам також вдалося змусити бактерії виробляти ключовий білок для вироблення молока екологічнішим шляхом, ніж за допомогою розведення корів.
