211service.com
Bedrijven wedden op designerbacteriën als nieuwe manier om ziekten te behandelen
Ergens volgend jaar zouden vrijwilligers in de VS kunnen beginnen met het slikken van capsules gevuld met genetisch gemanipuleerde E coli .
De experimentele pillen, ontworpen door Synlogica , een startup voor synthetische biologie uit Cambridge, Massachusetts, bacteriën bevatten die zijn ontworpen om een zeldzame stofwisselingsziekte te behandelen door te herkennen wanneer ze de maag van een persoon bereiken en vervolgens grote hoeveelheden ammoniak op te nemen.
De behandeling, gepland voor zijn eerste klinische test in 2017, is een vroeg voorbeeld van wat de oprichters van het bedrijf synthetische biotica noemen - of darmbacteriën begiftigd met genetische programma's waarmee ze kunnen voelen dat er iets in het lichaam gebeurt en vervolgens een actie ondernemen, zoals een medicijn afgeven of een gekleurde chemische stof afgeven die nuttig is in een diagnostische test.
Het idee om genetisch gemodificeerde bacteriën in te slikken lijkt misschien vreemd. Maar speciaal gebouwde ziektekiemen kunnen een nieuwe manier zijn om fysiologische functies over te nemen die het eigen lichaam niet kan uitvoeren als ze ziek zijn, en een vervanging voor pillen of injecties.
Bacteriën veranderen in medicijnen
Ernest Pharmaceuticals, Amherst, Massachusetts
Gemanipuleerde salmonella om kanker te behandelen
GenCirq, San Diego
Kanker-dodende bacteriën
Synlogic, Cambridge, Massachusetts
E coli pillen voor verschillende ziekten
Trayer Biotherapeutics, Rockville, Maryland
Yoghurtbacteriën om fenylketonurie te behandelen
ActoGenix/Intrexon, Gent, België
Pillen met genetisch gemodificeerde bacteriën testen in Europa
De slimme bacteriën zouden het eerste medische gebruik kunnen zijn van een vorm van synthetische biologie die in 2000 werd gepopulariseerd door Synlogic mede-oprichter en MIT-professor James Collins. Dat jaar construeerde Collins, op basis van elektronica, wat in wezen een tuimelschakelaar in E coli - een circuit met twee genen die tussen toestanden kunnen omslaan. Het was een handige demonstratie en kort daarna kondigden wetenschappers van Princeton aan dat ze een fluorescerende bacterie hadden gemaakt die aan en uit kon flitsen.
Het idee was om cellen te programmeren om allerlei nieuwe en nuttige functies uit te voeren. Het bleek onweerstaanbaar - er zijn talloze expertpanels geweest, en TED-talk , en een internationale studentencompetitie .
Maar het plan van Synlogic voor een genetisch gemodificeerde pil is een van de eerste concrete medische toepassingen van dergelijke ideeën. Het omvat het verwijderen en toevoegen van verschillende genen aan een onschadelijke stam van E coli , de darmbacterie, zodat het een onlesbare honger naar ammoniak ontwikkelt, gevormd uit de stikstof die we krijgen door het eten van eiwitten.
Normaal wordt extra stikstof omgezet in ureum en dat plassen we gewoon weg. Maar sommige mensen kunnen het niet snel genoeg verwerken. Ze eindigen in plaats daarvan met ammoniakniveaus die giftig genoeg kunnen zijn om pasgeborenen te doden en bij kinderen en volwassenen delirium en boos gedrag kunnen veroorzaken. Synlogic's E coli zou ammoniak nemen en het veranderen in arginine, een onschadelijk aminozuur.
Een persoon zou waarschijnlijk eenmaal per dag een capsule inslikken die ongeveer 100 miljard bacteriën bevat, zegt J.C. Gutierrez, de CEO van het bedrijf. Het bedrijf heeft tot dusver $ 70 miljoen opgehaald, onder meer van Atlas Venture, de investeringsmaatschappij die ook het oprichtingsteam van de startup heeft samengesteld.
Het zijn niet alleen zeldzame ziekten die het doelwit zijn van opnieuw ontworpen bacteriën. Startups houden van Ernest Pharmaceuticals , onlangs gevormd door Neil Forbes, professor aan de Universiteit van Massachusetts, is van plan kanker te bestrijden met salmonella, een bacterie die vooral bekend staat om het veroorzaken van voedselvergiftiging en die ook de gewoonte heeft zich in tumoren op te hopen.
Forbes denkt dat de ziektekiemen kunnen worden geprogrammeerd om te herkennen dat ze in een tumor zitten en antikankergeneesmiddelen af te geven die te giftig zijn om als injectie te worden gegeven.
Eerder testte een Europees bedrijf, ActoGenix, pillen die genetisch gemodificeerde bacteriën bevatten, maar er is nog geen GM-kiempil in de handel gebracht, en het idee blijft zo nieuw dat er geen overeenstemming is over hoe dergelijke medicijnen moeten worden genoemd. De Amerikaanse Food and Drug Administration heeft ze aangemerkt als levende biotherapeutische producten.
Momenteel wachten maar liefst acht tot tien GM-bugs op groen licht van de FDA voor vroege testen in de VS, schat Yamil Hernandez, medeoprichter van Trayer Biotherapeutics, een startup in Maryland die van plan is een yoghurtbacterie, lactobacillus, te ontwikkelen om te consumeren fenylalanine, een ingrediënt in melk, noten en Coke Zero en andere light frisdranken die sommige mensen niet kunnen verteren. Hernandez zegt dat een kiem die is ontworpen om het te metaboliseren, als poeder op voedsel kan worden gestrooid.
Het is als hongerige, hongerige nijlpaarden, alleen met een zeer sterke voorkeur voor fenylalanine, zegt hij.
Het gebruik van bacteriën als behandeling is niet nieuw voor de geneeskunde. Het vaccin tegen tuberculose wordt gemaakt met verzwakte ziektekiemen. En de Amerikaanse markt voor probiotica - die pillen en yoghurt in natuurvoedingswinkels die gezonde darmbacteriën bevatten - is $ 3,5 miljard waard.
Maar niemand weet precies hoe een genetisch gemodificeerde pil moet worden gereguleerd waarvan de inhoud zowel levend is als waarschijnlijk in toiletpotten belandt. Gutierrez zegt dat in sommige gevallen, afhankelijk van hoe de kiem is gewijzigd, het Amerikaanse Environmental Protection Agency mogelijk naast de FDA moet ondertekenen.
Een risico is dat bacteriën DNA met elkaar kunnen uitwisselen, waardoor de genetische veranderingen van bedrijven in een heel ander organisme terecht kunnen komen. In de praktijk zeggen wetenschappers dat organismen met gemanipuleerde genomen weinig kans maken tegen hun broers en zussen van wilde bacteriën. De ziektekiemen sterven meestal af en hun genetische lading sterft uit.
Synlogic zegt dat zijn ziektekiemen een aantal extra functies hebben die in het genoom zijn geprogrammeerd die ze veiliger maken. Gutierrez zegt dat het programma voor het eten van ammoniak alleen kan worden gestart in een zuurstofarme omgeving zoals de menselijke darm. Het is ook afhankelijk van een voedingsstof, thymidine, die niet in hoge concentraties in het spijsverteringskanaal wordt aangetroffen. Hij zegt dat hierdoor de ziektekiemen zich maar één keer zullen delen voordat ze sterven.