대변 ​​샘플로 조작된 대장균은 질병을 치료할 수 있을 만큼 오랫동안 적대적인 장 환경에서 생존할 수 있습니다

[아름이]

대변 ​​샘플로 조작된 대장균은 질병을 치료할 수 있을 만큼 오랫동안 적대적인 장 환경에서 생존할 수 있습니다
날짜:
2022년 8월 4일
원천:
셀 프레스
요약:
과학자들은 질병을 치료하기 위해 유전적으로 조작된 박테리아를 장에 도입하려고 오랫동안 노력해 왔습니다. 과거에 이러한 시도는 숙주에 잘 적응한 고유의 장내 세균과 경쟁할 수 없는 대장균의 일반적인 실험실 균주를 조작하는 데 초점을 맞추었습니다. 이제 한 그룹의 연구원들이 인간과 쥐의 장내 미생물군집에서 수집한 대장균을 성공적으로 조작하여 당뇨병과 같은 질병을 치료할 수 있는 잠재력이 있음을 보여주었습니다.

과학자들은 질병을 치료하기 위해 유전적으로 조작된 박테리아를 장에 도입하려고 오랫동안 노력해 왔습니다. 과거에 이러한 시도는 숙주에 잘 적응하는 고유의 장내 세균과 경쟁할 수 없는 대장균 의 일반적인 실험실 균주를 조작하는 데 중점을 두었습니다. 이제 샌디에고 캘리포니아 대학의 연구원 그룹은 인간과 생쥐의 장내 미생물군집에서 수집한 대장균 을 성공적으로 조작 하여 당뇨병과 같은 질병을 치료할 수 있는 잠재력이 있음을 보여주었습니다. 그들의 발견은 8월 4일 Cell 저널에 게재되고 있습니다.

UC San Diego Health의 위장병학자인 Amir Zarrinpar는 "비토종 박테리아에게 말할 수 있는 것은 행운을 빕니다. 장내 미생물군유전체는 매우 역동적이고 끊임없이 변화하기 때문에 비토종 박테리아의 경우 상황을 더욱 어렵게 만듭니다."라고 말했습니다. 논문의 수석 연구원. "이전에 포유류 내부에 살지 않았던 박테리아가 박테리아 침입자를 잡는 것을 방지하기 위한 이러한 모든 적대적인 조건으로 장내 미생물군집 정글로 들어가는 것은 어려운 일입니다."

이 그룹 은 숙주에서 수집한 대장균 을 직접 조작하여 이 문제에 대한 해결책을 고안했습니다 . Zarrinpar는 "우리 몸의 박테리아는 특히 우리 각자에게 적응합니다. 우리가 먹는 음식의 종류, 신체가 경험하거나 유발하는 일반적인 스트레스, 유전적 배경입니다."라고 Zarrinpar는 말합니다. "끊임없이 변동하는 환경은 그들의 정상입니다." 이것은 토착 박테리아에 대한 큰 이점이며 엔지니어링에 이상적인 후보가 됩니다.

Zarrinpar는 "우리는 미생물군집에 살고 잠재적으로 의약품을 생산할 수 있는 공장이 되도록 이 박테리아를 조작했습니다."라고 말합니다. "우리는 대장균 이 병원성 유전자를 선택하고 질병을 유발할 수 있다는 것을 알고 있으며, 이제 우리가 유익한 유전자를 삽입하면 만성 질환을 치료하는 데 도움이 될 수 있고 어쩌면 일부를 치료할 수도 있다는 것을 깨닫고 있습니다."

팀은 먼저 숙주로부터 대변 샘플을 수집하고 추가 수정을 위해 대장균 을 추출했습니다. "우리는 박테리아에게 말합니다. 이봐, 우리는 당신에게 새로운 초강대국을 줄 것입니다. 당신이 혜택을 받지 못할 수도 있지만, 당신이 번성할 수 있는 환경으로 바로 되돌릴 것입니다."라고 Zarrinpar는 말합니다.

연구팀이 이들 특정 박테리아에 부여한 초능력은 BSH(Bile Salt Hydrolase)라는 단백질이다. 생쥐에서 단일 처리 후 BSH가 있는 E. coli 가 생쥐의 전체 내장에서 발견되었으며 숙주의 전체 수명 동안 BSH 활성을 유지했습니다. 이 그룹은 또한 BSH 활성이 생쥐의 당뇨병 진행에 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 보여주었습니다.

이는 종종 두 가지 이상의 처리가 필요한 비천연 실험실 균주의 조작된 박테리아를 사용한 유사한 처리에 비해 상당한 개선입니다. 그리고 이 조작된 박테리아는 Zarrinpar 교수 팀이 확인한 고유의 E. coli 방법 만큼 오래 또는 일관되게 숙주의 장에 머물지 않습니다 .

쥐의 당뇨병에 성공적으로 영향을 미쳤을 뿐만 아니라, 이 그룹은 인간의 장에서 추출한 E. coli 에도 유사한 변형을 만들 수 있었습니다 .

그들이 상당한 결과를 보여주긴 했지만, 토종 박테리아를 조작하는 것은 또 다른 도전 과제를 안고 있습니다. Zarrinpar는 "토종 박테리아는 변형에 대해 매우 저항력이 있습니다. 이는 타고난 방어 메커니즘의 일부입니다."라고 말합니다. 그들의 데이터는 유전자를 토착 박테리아에 삽입하는 것이 실험실 균주 박테리아보다 성공률이 약 100배 낮다는 것을 시사하지만 Zarrinpar와 그의 팀은 이 과정을 최적화하고 있습니다. Zarrinpar는 "이러한 박테리아를 보다 효과적으로 조작할 수 있는 많은 새로운 유전 공학 도구가 현재 이용 가능합니다."라고 말합니다.

이 그룹은 더 많은 질병을 치료하는 방법을 찾기 위해 이 기술을 사용할 계획입니다. "우리는 큰 꿈을 꾸고 있습니다."라고 Zarrinpar는 말합니다. "이 기술은 잠재적으로 다양한 만성 및 유전 질환에 영향을 미치기 위해 미생물군집 요법의 적용을 열 수 있는 것입니다."

출처 : https://www.sciencedaily.com/