Кишечная палочка (E. coli). Иллюстрация: Chris Bickel / Журнал Science
Американский стартап Synlogic, основанный совместно с профессорами Массачусетского технологического института, готов вывести на рынок новый класс медицинских препаратов. Его называют «синтетическими бактериями» и «живой терапией». Капсулы для прерорального применения содержат колонию живых бактерий. Попадая в кишечник они начинают полезную деятельность. Задача — устранить определённые метаболические аномалии, которые являются следствием заболеваний и редких генетических нарушений.
В организме человека постоянно живут триллионы разнообразных бактерий, которые находятся в симбиозе с нами. Количество микробов более чем на порядок превышает количество клеток человеческого тела. Общая масса микрофлоры кишечника — от 1 до 3 кг. Без этих симбионтов мы просто не выживем.
Все они в совокупности называются микрофлорой или микробиотой человека. Микрофлора кишечника человека состоит из более чем 500 видов, большинство из которых — бактерии, например, кишечная палочка. Другие представители микрофлоры — микроскопические грибы, в частности, дрожжи, а также простейшие. Один только кубический сантиметр человеческой слюны содержит от десяти миллионов до миллиарда бактерий.
Изучение микрофлоры кишечника — одно из перспективных направлений современной науки. В последние годы научные исследования показали, что микробиота представляет собой сложнейшую экосистему, которая оказывает ключевое влияние на здоровье человека, в том числе на его физическое и психическое состояние. Человека можно рассматривать как «сверхорганизм». Сообщество микробов управляет человеческим телом, программируя обмен веществ в теле с помощью ферментов, которые кодируются геномом бактерий.
Учёные вынуждены признать, что они не в состоянии традиционными методами дать полную качественную и количественную характеристику микробиоценозов организма человека, а тем более анализировать популяционных взаимодействий микроорганизмов, микробных «сигнальных систем» и определить прочие характеристики микрофлоры. Это связано с практической невозможностью культивирования более чем 50% представителей микрофлоры человека.
Для анализа микробиоты разработаны принципиально новые направления и методы микробиологии, прежде всего молекулярно-генетические методы с использованием генетических платформ для метагеномных исследований.
Стартап Synlogic работает именно в этом инновационном направлении, изучая микрофлору и пытаясь на неё как-то повлиять, чтобы косвенно скорректировать человеческий метаболизм. Например, синтетические бактерии могут устранять в организме излишки аммиака. Первые клинические испытания экспериментального препарата Synlogic назначены на начало 2017 года.
Синтетическая бактерия для устранения излишком аммиака — только первый пробный шар в новом классе программируемых бактерий, которые предназначены для лечения различных болезней. Научные исследования в этой области идут более 15 лет, а бактерии Synlogic в капсулах — один из первых конкретных медицинских препаратов, которые могут быть одобрены для медицинского применения. В данный момент на рассмотрении Управления по контролю за продуктами и лекарствами США на ходится от 8 до 10 генномодифицированных микроорганизмов.
Основная идея в том, чтобы генетически подкорректировать бактерию E. coli, обычную кишечную палочку, которая в большом количестве присутствует в организме. Генетически модифицированная бактерия обладает особым аппетитом к вредному аммиаку, который постоянно образуется во всех тканях и органах организма, а особенно активно — в печени, кишечнике, мышцах и нервных тканях. Это чрезвычайно токсичное соединение, которое необходимо связать (обезвредить) и вывести из организма.
Обычно аммиак выводится через мочу, но организм некоторых людей не способен связывать и выводить его достаточно быстро. Из-за этого в организме накаливается достаточно высокий и токсичный уровень аммиака. Вплоть до того, что человек становится раздражительным, впадает в делирий, а у новорожденных такое нарушение метаболизма может вызвать даже смерть. Синтетическая кишечная бактерия помогает преобразовать аммиак в безвредный аргинин.
По рецептуре Synlogic, человеку для нормализации обмена аммиака в организме будет достаточно достаточно принимать ежедневно по одной капсуле препарата, которая содержит 100 млрд бактерий генетически модифицированной кишечной палочки.
Биотехнологический стартап уже получил около $70 млн венчурного финансирования. Независимые специалисты считают, что это очень перспективное направление фармакологии. Например, другой стартап Ernest Pharmaceuticals экспериментирует с лечением злокачественных опухолей с помощью генномодифицированной сальмонеллы. Это специфическая бактерия, которая имеет свойство скапливаться в раковых опухолях. Учёные пытаются использовать это свойство сальмонеллы. Сконструированный ими организм должен выделять противораковое лекарство, когда попадёт в клетки злокачественной опухоли.
Клинические испытания должны проверить, что ГМО-бактерии кишечной палочки безвредны для организма и не обмениваются генами с нормальными бактериями человеческой микрофлоры. Инженеры сделали так, что для деления синтетического организма требуется наличие специфического вещества — тимидина, которого очень мало в человеческом кишечнике. Это гарантирует, что ГМО-бактерия не оставит потомства.
Возможно, спустя несколько лет на прилавках аптек мы увидим немало различных бактерий с генными модификациями. Вообще, такие ГМО применяют не только в медицине. Например, недавно сообщалось о разработке микрооранизма, который синтезирует морфий из глюкозы, так что будущее обещает быть интересным.
По оценкам специалистов, американский фармацевтический рынок синтетических бактерий — лекарственных пилюль и йогуртов с живыми бактериями — составляет $3,5 млрд.
Комментарии (47)
SvSh123
08.11.2016 16:57Инженеры сделали так, что для деления синтетического организма требуется наличие специфического вещества — тимидина, которого очень мало в человеческом кишечнике. Это гарантирует, что ГМО-бактерия не оставит потомства.
Где-то мы это уже слышали… :)
gsaw
08.11.2016 17:01-15Это ГМО, все время с нехорошим словом у меня в голове путается. Этим словом хорошие вещи не называют.
rerf2010rerf
08.11.2016 17:39+1Хм. Я надеюсь, это у вас не аргумент против ГМО? А то, зная уровень аргументации антигмошников, я бы не удивился.
gsaw
08.11.2016 17:44-4Да не, не против, кушайте наздоровье. Мне показалось забавным ассоциация и корреляция с содержимым статьи.
gsaw
09.11.2016 12:29Не знаю, за что мне минусов в карму напихали, я вроде бы никого не оскорблял, про геноммодификацию ничего не написал. Там ниже вообще, что то на личности намекают. Пофиг, продолжу кармасуецид, пускай меня осудят, скажу, что не уверен в том, что это хорошо. Ну генная модификация и тп.
В случае с эволюцией по Дарвину все идет медленно, не оптимально, но пробуются самые разнообразные варианты. И это работало пару миллиардов лет, может больше, если жизнь была занесена извне и зародипась давно-давно, в давно угасшей галактике.
В случае с ГМО, вся эволюция творится горсткой ученых (в отношении к 7 миллиардам экземпляров хомосапиенсов), которые разбираются в вопросе. Что если они ошибаются, что если они пойдут неправильной дорогой? Я лично проверить не могу, что и как было модифицированно. Я могу только полагаться на ученых, что они говорят правду или на то, что какие то комиссии проверят все данные. Я не против эксперементов, пожайлуйста, эксперементируйте, кушайте, но пока без меня. Может быть ГМО и хорошо, х.з. А может быть и плохо. Я этого тоже не знаю. Мы сейчас, что маленький ребенок, который тащит камни в рот, пробуя все подряд. Может и отравиться. Ребенка хоть родители предостерегут, у них есть опыт. А кто нас предостерегет?
Пробовать конечно нужно, наука много чего хорошого сделала, но блин аргументы у ГМОшников порой не лучше чем у антиГМОшников. :)Zenitchik
09.11.2016 12:53Вас предостерегают все, кто можно и кто нельзя. Я тоже эту бактерию принимать не буду, если врач не назначит.
rerf2010rerf
09.11.2016 13:06И это работало пару миллиардов лет, может больше,
Ага, и выработало за это время множество мер защиты от пожирателей в виде всевозможных ядов. Я думаю, вы не горите желанием покушать какую-нибудь бледную поганку, даже несмотря на то, что она возникла в результате эволюции по Дарвину. Всё ещё хотите положиться на природу в выборе продуктов питания?
В случае с эволюцией по Дарвину все идет медленно, не оптимально, но пробуются самые разнообразные варианты.
Всё это конечно замечательно, только вот к человечьему сельскому хозяйству, на которое антигмошники чаще всего бочку катят, Дарвин давно уже имеет весьма посредственное отношение. То, что вы сейчас едите «натуральное» — результат селекции, полученной очень далёкими от естественного отбора методами. Растения обкалывают мутагенами, облучают радиацией с целью получения неконтролируемых мутаций в надежде, что где-нибудь там случайно возникнет полезная. При этом о пользе судят в основном по внешним признакам — получилось то что хотели, или нет. А какая там ещё гора мутаций образовалась, вместе с полезными — никто не знает, и столь строгим проверкам, как ГМО их никто не подвергает. А возникнуть в этой горе может всё что угодно, история с картофелем Lenape подтверждает. Но ГМО истерички об этом ничего не знают и знать не хотят.
А вообще, вот вам книжка обо всём этом, просвещайтесь: Александр Панчин «Сумма биотехнологии».
sumanai
09.11.2016 17:05> Мы сейчас, что маленький ребенок, который тащит камни в рот, пробуя все подряд. Может и отравиться. Ребенка хоть родители предостерегут, у них есть опыт
Только вот рефлекс всё пробовать на вкус развивает мозг и иммунную систему. Те люди, которым запрещали в детстве пробовать песок на вкус и вообще содержали в слишком чистых условиях, чаще болеют аллергиями и прочими аутоиммунными заболеваниями.gsaw
09.11.2016 17:33Если придерживаться метафоры, в 2015 было зарегестрированно 25 тысяч отравлений детей до одного года. Возможно кто то умер от этого, кто-то остался инвалидом. Конечно на общем фоне, 4 миллиона зарегистрированных случаев болезни это мелочи, но кто добровольно из этих 25 тысяч отравился? Кого из детей вы согласны пожертвовать ради прогресса?
Съешь осиновой коры
И взбодришься до поры
Чай, не химия какая,
Чай, природные дары!
В ейном соке, генерал,
Есть полезный минерал,
От него из генералов
Ни один не помирал!..sumanai
09.11.2016 17:49Во-первых, зачем сравнивать с числом болезней, когда нужно сравнивать с числом тех, кто что-либо тянул в рот? А это почти все дети.
Во-вторых, скорее всего они отравились некачественным детским питанием, чем песком с ближайшей песочницы.
В-третьих, апелляция к «Кого из детей вы согласны пожертвовать» тут не катит, это не форум мамочек Воронежа. Ибо я никем не предлагаю жертвовать, наоборот, я предлагаю сделать детей здоровее.
Ezhyg
09.11.2016 09:46В зеркало смотреть не пробовал? Там, между прочим, натуральный гомо! Конечно, обычно там сапиенс, только не всегда он и в самом деле сапиенс.
Mii
08.11.2016 17:59-1Лучше бы гмо-бактерю изобрели для меня, которая пускай делат все то же, чего хочу я: заботится о своем потомстве до поры до времени, пока не создаст свою собственную нейросеть для манипулирования событиями в протяденности времени… потом наконец-то можно будет нормально поспать
Zulus-Imba
08.11.2016 20:47Неделимые бактерии долго не протянут, тут уже не пилюля нужна а пару стаканов за один присест.
betrachtung
09.11.2016 08:10А кто сказал, что они неделимые? В этой же капсуле вполне может быть и запас нужного им вещества.
Vadzimkan
08.11.2016 20:47+1Всё хорошо, но как бактерии живущие в кишечнике будут выводить аммиак накапливающийся в печени, мышцах и нервной ткани? :)
ra3vdx
09.11.2016 00:23Скоро люди изменят определение НАСА «жизнь — это химическая система, способная к эволюции по Дарвину» и станут эволюционировать (как вид) по Ламарку)
gsaw
09.11.2016 04:56Вроде у Ламарка как раз видов не было, одни особи и в чем то он прав. «Мы с тобой одной крови я и ты» и та аммеба.
Zenitchik
09.11.2016 11:44Так и у Дарвина вид — это собирательная категория. А эволюционирующей единицей является популяция.
ra3vdx
09.11.2016 12:21У Ламарка особи, изменившиеся в течение жизни, передавали эти изменённые признаки потомству. Такое бывает при ГПГ у прокариот.
К слову, сегодня у людей биологическая эволюция замедлилась за счёт снижения давления очищающего отбора. Эволюционирует культура (в широком смысле, как распределённые в популяции знания, передающиеся через обучение следующего поколения).
Простейший пример: человек со зрением -6 вряд ли смог бы охотиться в саванне. Скорее, он попал бы на обед к хищнику до полового созревания и передачи своих дефектных генов потомству.gsaw
09.11.2016 13:29Да не замедлилась эволюция. С чего вы это взяли, у вас есть какие то цифры? Гены стали меньше и медленнее мутировать? Эволюция идет дальше не смотря на вмешательство интеллекта человека в этот процесс. Это вмешательство просто еще один «внешний» фактор, ничего более. Люди приспосабливаются, Размножаются, скрещиваются по разуму, по любви, как звезды встанут или как гормоны лягут. Медицина и лекарства лишь увеличивают колличество экземпляров участвующих в естественном отборе. Это сравнимо, как если бы на земле стало везде одинаково тепло. Пчелки смогут и в антарктике свой мед собирать и ульи строить. Новые условия, ничего более.
Пока людей не на станке печатают с одной матрицы, эволюция будет идти дальше.ra3vdx
09.11.2016 13:55Эволюция — это не только мутации, но и естественный отбор. То есть, неодинаковые шансы особей оставить плодовитое потомство.
Сегодняшняя медицина позволяет выжить и дожить до репродуктивного возраста почти всем. Соревнования генов не происходит.Zenitchik
09.11.2016 14:08Соревнование генов происходит, только медленнее. Смертность, в т.ч. детская, до сих пор не исчезла.
Я с Вашим тезисом согласен. Не остановилась, и никогда не остановится, но замедление на лицо.
Igor0261
09.11.2016 16:12Да вы правы, соревнование продолжается, вот только критерии отбора стали иные.
Вы просто посмотрите, кто в основном размножается?
Лучшие тратят свою жизнь на карьеру, заработок денег, а плодятся в основном алкоголики, дебилы, всякие недочеловеки.
Что то не правильно в распространяемой сейчас официальной идеологии и культуре…
Такое впечатление что некие могущественные тайные организации специально проплачивают проекты направленные на то чтобы человечество вырождалось, а лучше просто не размножалось и не развивалось.
(Критики конспирологии, ваш выход!)
А когда последней каплей падает сообщение о том что распространяемые в качестве благотворительной помощи детские вакцины содержат вещества для стерилизации скота, то уже как то не смешно получается.
И главное концов не найти, не понятно кто именно проплачивает эти компании.ra3vdx
09.11.2016 17:47Вы не видите в своей речи взаимоисключающих параграфов? А они есть.
И насчёт вакцин от фонда Гейтса (я так понял, это они имелись в виду), Вы заблуждаетесь. Достаточно погуглить ровно 1 минуту, отметая сомнительные источники с безумными вирусологами вроде Червонской (хотя мне тоже любопытно, кто её ангажировал на мракобесие?)
ra3vdx
09.11.2016 17:59В целом да. Хотя не то, чтобы медленнее. Просто такие организмы становятся менее приспособленными. Эволюция — она идёт и в рамках одного отдельно взятого организма.
Просто если нечто обладает изменчивостью, наследственностью, и при копировании иногда делает ошибки, оно не может не эволюционировать. Тут Вы правы.
Вопрос в том, что мы сегодня (как вид) в меньшей степени зависим от окружающей среды, чем все остальные виды — благодаря разуму и «надстройки» над ним — культуре (знания, технологии, передающиеся от поколения к поколению) в большей степени, чем другие виды («передача знаний» есть у многих видов — приматов, птиц, китообразных, недавно даже у перепончатокрылых обнаружили)
SunX
10.11.2016 21:44Дожить до репродуктивного возраста не значит размножиться. У человека тоже происходит естественный отбор, только немного другой: Нравишься женщинам — значит оставишь потомство, а если нет, то вряд ли. (Ну для женщин — наоборот, нравишься мужчинам — будет потомство).
Просто для человека критерии отбора совсем не такие, как у остальных животных.
Но они есть.ra3vdx
10.11.2016 21:55Да, дожить до репродуктивного возраста — недостаточное условие. Но чертовски необходимое. :)
И из этого факта вытекают остальные последствия. Такие, как вероятность оставить потомство. И никаких гарантий тут нет. Ведь и переход улицы на красный свет не означает, что тебя обязательно собьёт машина. Но вероятность этого сильно повысится.
Robotex
09.11.2016 12:34+1Хотелось бы дополнить, что 90% всех клеток человеческого тела не являются человеческими: это все бактерии. И они составляют до 50% массы фекалий, что и придает им коричневый цвет.
kraidiky
11.11.2016 14:54-1С таким серьёзным видом гутарят. Прям американцы. Прям стартап! Прям скоро! :))))
В России ГМО бактерия для приёма внутрь, вырабатывающая человеческий альфа-интерферон в продаже уже больше 15 лет. Лошадиный инммуно-модулятор. Ветом называется.
Alex_Hannibal
Ммм, возможно скоро можно будет выращивать не грибы, а бактерии, чтобы сразу получать чистое действующее вещество.
Zenitchik
Про инсулин, думаю, напоминать не надо?
Alex_Hannibal
Точно, согласен с вами что уже есть. Но тут можно будет внутри себя синтезировать) открывается прям простор для обхода существующего законодательства.
geher
С инсулином не все просто. Нужно не просто получать инсулин вообще, а получать его нужное количество в зависимости от изменения уровня глюкозы в крови.
Интересно, насколько реально сделать бактерию, живущую в кровяном русле, которая бы управлялась уровнем глюкозы вокруг, да еще не уничтожалась бы организмом как что-то инородное.
sumanai
> бактерию, живущую в кровяном русле, которая бы управлялась уровнем глюкозы вокруг, да еще не уничтожалась бы организмом как что-то инородное.
Получится поджелудочная железа.
Alex_Hannibal
Есть разработки американских ученых по инкапсуляции клеток поджелудочной железы в алгинате и последующем введении в кровь животных как раз для таких целей.
geher
Насколько мне известно, там не все так радужно, как хотелось.
Или есть новые, внушающие оптимизм результаты?