Модифицирана версия на бактерията Mycoplasma pneumoniae лекува белодробни инфекции

Испански учени създават първото живо лекарство за лечение на белодробни инфекции. Лечението е насочено към един от най-често срещаните източници на ифекции в болниците – бактерията Pseudomonas aerugnosa, която е устойчива към много голям брой антибиотици.

Лечението с живо лекарство

В основата на лечението е модифицираната версия на бактерията Mycoplasma pneumoniae, която е един от най-малките известни бактериални видове.

Учените премахват нейната способност да причинява заболяване като я пренасочват да атакува бактерията Pseudomonas aerugnosa. Те проектират Mycoplasma pneumoniae така, че да бъде в състояние да разтваря биофилмите на Pseudomonas aerugnosa, които са на повърхността на ендотрахеалните тръби. Карат бактерията да произвежда различни молекули, сред които и вид токсини, които бактериите произвеждат естествено и могат да убият или инхибират растежа на бактериалните щамове Pseudomonas.

Модифицираната бактерия се използва в комбинация с малки дози антибиотици, които сами не биха действали.

Резултатите от проучването

Доколко е ефикасно лечението, учените установяват, извършвайки тестове с мишки. По време на изследването те откриват, че този вид терапия намалява значително белодробните инфекции.

Основният извод е, че живото лекарство удвоява процента на оцеляване на гризачите. Няма признаци на токсичност в белите дробове, установяват още изследователите, след като прилагат единична висока доза. А след като лечението приключи, имунната система изчиства модифицираните бактерии за период от четири дни.

>>>Устройство на бактериите

Освен с мишки екипът проверява ефикасността и като събира биофилми на Pseudomonas aerugnosa от ендотрахеалните тръби на пациенти с пневмония, свързана с вентилация (VAP), които се лекуват в интензивни отделения. Тестовете показват, че лекарството прониква през бариерата и разтваря успешно биофилмите.

>>>Други респираторни нарушения след медицински процедури МКБ J95.8

„Създаденото от нас лекарство обсажда устойчивите на антибиотици бактерии. Лечението пробива дупки в клетъчните им стени като осигурява входни точки, през които антибиотиците навлизат и изчистват източника на инфекциите. Вярваме, че това е обещаваща нова стратегия за справянето с водещата причина за смъртност в болниците“, пояснява д-р Мария Луч, един от съавторите на изследването, главен изследовател в Международния университет в Каталуния и главен научен директор в Pulmobiotics.

Преди да започнат клинични изпитвания изследователите ще направят допълнителни тестове на живото лекарство за лечение на VAP. Най-вероятно то ще бъде прилагано с помощта на пулвелизатор, който превръща течното лекарство във въздушна струя, която се вдишва от болния.

За бактерията Mycoplasma pneumoniae

Mycoplasma pneumoniae е една от най-малките известни видове бактерии. Идеята да бъде модифицирана и да се използва като живо лекарство е на проф. д-р Луис Серано, директор на Центъра за геномни регулации, и е от две десетилетия. Тя има само 684 гена и няма клетъчна стена. Относителната й простото я прави идеална за инженерна биология за специфични приложения.

Едно от предимствата да бъде използвана за лечение на респираторни заболявания е, че Mycoplasma pneumoniae е естествено адаптирана към белодробната тъкан. Вече модифицирана бактерията се отправя директно към източника на респираторна инфекция, където започва да произвежда различни терапевтични молекули.

И още за бъдещето на живото лекарство и неговите възможности

Специалистът по синтетична биология проф. Луис Серано е категоричен: „Като показва, че Mycoplasma pneumoniae е в състояние да се справи с инфекциите в белите дробове, проучването отваря широко вратата за изследователите, които създават нови щамове на бактериите, за да се справят и с други заболявания като астма и рак на белия дроб. В същото време бактерията може да се модифицира с различни полезни товари като цитокини, нанотела или дефензини. Целта е арсеналът на модифицираната бактерия да се диверсифицира, но и да се отключи пълният й потенциал за лечение на различни сложни заболаявания.“

Изследователският екип на проф. Серано проектира нови протеини, които могат да бъдат доставени от Mycoplasma pneumoniae като ги насочва към възпаление, причинено от инфекции с Pseudomonas aerugnosa.

Продължителното възпаление може да увреди белодробната тъкан. Както подчертават учените възпалителният отговор се управлява от имунната система, която освобождава протеини като цитокин, които играят ролята на медиатор. Сериозен интерес представлява цитокинът IL-10, който има добре известни противовъзпалителни свойства.

Екипът на проф. Серано публикува изследване, в което представя използването на софтуери за проектиране на протеини ModeIX и FoldX, за да създаде нови версии на IL-10, които са оптимизиране за лечението на възпаление. Цитокините са проектирани така, че да бъдат нужни много по-малко за постигането на крайния резултат.

Изследователите създават щамове на Mycoplasma pneumoniae, които експресират новите цитокини. Тестват ги в белите дробове на мишки, които имат остри инфекции от Pseudomonas aerugnosa. Установяват, че създадените от тях версии на IL-10 са значително по-ефективни от основния вариант, когато става дума за намаляване на възпалението.

„Живите биотерапевтици като Mycoplasma pneumoniae осигуряват идеални средства за преодоляване на традиционните ограничения на цитокините и отключват огромният им потенциал за лечението на различни заболявания. Създаването на цитокини като терапевтични молекули беше от решаващо значение за справяне с възпалението“, коментира д-р Ариадна Монтеро Блей, съавтор на изследването за цитокините, публикувано в Molecular Systems Biology.

Резултатите от проучването за живото лекарство са публикувани в списанието Nature Biotechnology.

Екип изследователи от Центъра за геномна регулация и от Pulmobiotics ръководят изследването. Към тях се присъединяват още учени от Института за биомедицински изследвания към Университета в Барселона, Hospital Clinic в Барселона и Института по агробиотехнологии в Навара.