211service.com
Biotech-bacteriën kunnen diabetici helpen
Vriendelijke darmmicroben die zijn ontworpen om een specifiek eiwit te maken, kunnen helpen bij het reguleren van de bloedsuikerspiegel bij diabetische muizen, volgens voorlopig onderzoek dat vorige week werd gepresenteerd op American Chemical Society conferentie in Washington, D.C. Hoewel het onderzoek zich nog in de beginfase bevindt, zouden de microben, die in yoghurt zouden kunnen worden gekweekt, op een dag een alternatieve behandeling bieden voor mensen met diabetes.
Engineering eetbare bacteriën: Onderzoekers ontwikkelden vriendelijke bacteriën (stippen in de onderste helft van de afbeelding) om een eiwit te produceren dat darmepitheelcellen (bovenaan, blauw gemarkeerd) aanzet om insuline te produceren.
Het onderzoek vertegenwoordigt een nieuwe kijk op probiotica: eeuwenoude supplementen die zijn samengesteld uit niet-schadelijke bacteriën, zoals die in yoghurt, die worden ingenomen om de gezondheid te bevorderen. Dankzij een groeiend begrip van deze microben, probeert een handvol wetenschappers ze te engineeren om specifieke kwalen te verlichten. Het concept om bacteriën te gebruiken om menselijke aandoeningen uit te voeren (of op te lossen) is buitengewoon creatief en interessant, schreef Kelvin Lee , een chemisch ingenieur aan de Universiteit van Delaware, in Maryland, in een e-mail. Ook al leidt het niet direct tot een oplossing voor het diabetesvraagstuk, het opent wel nieuwe denkrichtingen in meer algemene zin, zegt Lee, die niet bij het onderzoek betrokken was.
Mensen met type 1-diabetes hebben niet het vermogen om insuline aan te maken, een hormoon dat spier- en levercellen aanzet om glucose op te nemen en op te slaan voor energie. John March , een biochemisch ingenieur aan de Cornell University, in Ithaca, NY, en zijn medewerkers besloten om dit essentiële circuit opnieuw te creëren met behulp van het bestaande signaalsysteem tussen de epitheelcellen die de darm bekleden en de miljoenen gezonde bacteriën die zich normaal in de darm bevinden. Deze epitheelcellen absorberen voedingsstoffen uit voedsel, beschermen weefsel tegen schadelijke bacteriën en luisteren naar moleculaire signalen van nuttige bacteriën. Als ze al naar elkaar signaleren, waarom zouden we dan niet aangeven wat we willen? vraagt Maart.
De onderzoekers creëerden een stam van niet-pathogene E coli bacteriën die het eiwit GLP-1 produceren. Bij gezonde mensen triggert dit eiwit cellen in de pancreas om insuline aan te maken. Vorig jaar toonden March en zijn medewerkers aan dat gemanipuleerde bacteriële cellen die het eiwit afscheiden, menselijke darmcellen in een gerecht ertoe kunnen aanzetten om insuline te produceren als reactie op glucose. (Het is nog niet duidelijk waarom het eiwit dit effect heeft.)
In het nieuwe onderzoek voerden onderzoekers de bacteriën aan diabetische muizen. Na 80 dagen [gingen] de muizen van diabetes naar normale glucosewaarden in het bloed, zegt March. Diabetische muizen die de gemanipuleerde bacteriën niet kregen, hadden nog steeds een hoge bloedsuikerspiegel. De belofte, in het kort, is dat een diabeticus yoghurt zou kunnen eten of een smoothie zou kunnen drinken als op glucose reagerende insulinetherapie in plaats van te vertrouwen op insuline-injecties, zegt Kristala Jones Prather, een biochemisch ingenieur aan het MIT, die niet betrokken was bij het onderzoek.
Het creëren van bacteriën die het eiwit produceren heeft een aantal voordelen ten opzichte van het gebruik van het eiwit zelf als behandeling. De bacteriën kunnen precies de juiste hoeveelheid eiwit afscheiden als reactie op de omstandigheden in de gastheer, zegt March. Dat zou uiteindelijk de behoefte aan zelfcontrole kunnen minimaliseren en de eigen cellen van de patiënt (of de cellen van de commensale E coli ) om de juiste hoeveelheid insuline te verstrekken wanneer dat nodig is, zegt Cynthia Collins , een bio-ingenieur aan het Rensselaer Polytechnic Institute, in Troy, NY, die niet betrokken was bij het onderzoek.
Bovendien overwint het produceren van het eiwit waar het nodig is enkele van de problemen met op eiwit gebaseerde medicijnen, die duur kunnen zijn om te maken en vaak worden afgebroken tijdens de spijsvertering. Het zuiveren van het eiwit en vervolgens langs de darmen komen is erg duur, zegt March. Probiotica zijn goedkoop - minder dan een dollar per dosis. In kansarme omgevingen konden ze worden gekweekt in yoghurt en verspreid over een dorp.
De onderzoekers hebben de ingewanden van de dieren nog niet bestudeerd, dus ze weten niet precies hoe of waar de diabetische muizen insuline produceren. Het is ook nog niet duidelijk of de behandeling, die vermoedelijk de darmcellen ertoe aanzet om insuline te produceren, schadelijke effecten heeft, zoals een overproductie van het hormoon of misschien een remming van de normale functie van de epitheelcellen. De muizen lijken op dit moment normale bloedglucosewaarden te hebben en hun gewicht is normaal, zegt March. Als ze zouden stoppen met eten, zouden we ons zorgen maken.
De microben van March zijn een van een aantal nieuwe stammen die worden ontwikkeld om ziekten te behandelen, waaronder bacteriën die zijn ontworpen om gaatjes te bestrijden, vitamines te produceren en lactose-intolerantie te behandelen. De groep van maart is ook bezig met het ontwikkelen van een soort E coli ontworpen om cholera te voorkomen. Cholerapreventie moet iets goedkoops en gemakkelijks zijn dat gemakkelijk van dorp tot dorp kan worden doorgegeven, dus waarom niet iets gebruiken dat met voedsel kan worden gemengd en gratis kan worden verbouwd? zegt maart.
Het werk bevindt zich echter nog in de beginfase; het gebruik van levende organismen als therapieën brengt waarschijnlijk unieke uitdagingen met zich mee. Er is meer onderzoek nodig om te bepalen hoe lang deze bacteriën in de darm kunnen blijven bestaan en of het veranderen van de darmflora schadelijke effecten heeft, zegt Prather van MIT.
Bovendien toont recent onderzoek aan dat verschillende mensen verschillende soorten darmbacteriën hebben, en het is onduidelijk hoe deze variaties bacteriële behandelingen kunnen beïnvloeden. Dit kan met name een uitdaging zijn als het gaat om het bepalen van de juiste dosis van de therapeutische microbe, zegt Collins van Rensselaer. De grootte van de populatie therapeutische bacteriën en hoe lang deze aanhoudt, zal waarschijnlijk afhangen van de microben in de darm van een persoon.