Бактерии и производство лекарств

Поэтому уже несколько лет набирает силу новое научное направление — синтетическая биология. Ее активисты считают, что проблему снабжения людей лекарствами природного происхождения можно решить, создав искусственный организм, способный исполнять единственную функцию — производить фармакологическую продукцию, пишет sunhome.ru

Наибольших успехов в этом достигла научная группа из США под руководством Крейга Вэнтера. Ученые взяли бактерию Mycoplasma genitalium, которая известна своим очень коротким геномом, и начали удалять из организма отдельные гены, определяя, при каких обстоятельствах перестанут работать ее биохимические свойства. Затем исследователи разработали способ искусственного построения генома, с помощью которого они смогли создать синтетический организм, способный лишь воспроизводить базовые реакции внутреннего обмена Mycoplasma genitalium. С одной стороны, такой подход позволил получить полностью контролируемую бактерию, но с другой — он не принес ответа на вопрос: как происходят химические реакции внутри этих новых созданий. Биохимия выработки энзимов по-прежнему остается большой загадкой.

Чтобы создать бактерию с уникальным набором возможностей, необходимо последовательно изучить все элементы ее генома, определить среди них все необходимые и перенести их в искусственный геном. При этом исключительно важно не упустить ничего — даже самые мельчайшие и незначительные детали генома могут оказаться крайне важными. Ученые из лаборатории Микробиологической инженерии японского Университета Китасато пошли другим путем. Они взяли уже существующие бактерии и просто удалили из их генома все "лишние" части, превратив живое создание в микроскопическую химическую фабрику. Такой способ выглядит более перспективным — он гарантирует, что получившееся создание будет выполнять все операции правильно.

Для опытов ученые взяли бактерии вида Streptomyces, которые уже давно используются в индустриальном производстве. В природных условиях эти бактерии обитают в почве, различные химические соединения которой воздействуют на разные функции Streptomyces. Так, при определенных обстоятельствах эти микроорганизмы могут выделять вещества, которые используются при лечении вирусных инфекций, раковых опухолей и грибковых заболеваний. Эти вспомогательные функции бактерий носят название "вторичный метаболизм". Исследования японских биологов позволили выделять участки отвечающего за него генома и удалять их. Кроме того, был удален и ряд других генов, ответственных за побочные процессы в организме Streptomyces. В результате получилась "чистая" бактерия, в которой проистекает лишь единственный "базовый" метаболический процесс. При этом размер генома бактерии сократился на 20 процентов.

Дальнейшие опыты японских ученых показали, что в такую "голую" бактерию можно встраивать только одну отдельную функцию. При этом расход энергии, направленной на нее, возрастает, а значит, растет и эффективность выработки того или иного лекарственного препарата. Биологи из Университета Китасато уже поставили опыты по созданию бактерий, производящих химическое соединение аморфо-4, 11-деин. Оно используется в производстве артемизинина, считающегося потенциальной вакциной от всех форм малярии. В ближайшем будущем ученые планируют продемонстрировать "микроскопические фабрики" по созданию и других полезных веществ.