Американские биологи создали генно-модифицированные дрожжи, которые определяют воспаление в кишечнике, а затем разрушают провоспалительные молекулы, запускающие патологические реакции. Ученые испытали такие дрожжи на мышах: у животных уменьшилось воспаление кишечника, а потеря веса у них была менее значительной, чем у мышей, которым ввели обычные дрожжи. Исследование опубликовали в Nature Medicine.
В группу воспалительных заболеваний кишечника входят неспецифический язвенный колит и болезнь Крона. У пациентов, страдающих от этих заболеваний, поражаются разные отделы кишечника, и возникают боли, диарея и потеря веса. Воспаление связано с неадекватной иммунной реакцией на бактерии кишечника. Предрасположенность к этим болезням определяется как генетическими факторами (нарушенный эпителиальный барьер кишечника и мукозальная иммунная защита), так и факторами среды, например питанием. Для лечения воспалительных заболеваний кишечника используют иммунодепрессанты, чтобы подавить патологический иммунный ответ организма, но у многих пациентов болезнь не поддается лечению этими препаратами.
Команда ученых под руководством Франциско Кинтана (Francisco J. Quintana) из Гарвардской медицинской школы разработала новый способ лечения воспаления кишечника с помощью генетически модифицированных пивных дрожжей. Биологи выдвинули гипотезу, что если превратить внеклеточный АТФ (eATP), который запускает каскад воспалительных реакций, в противовоспалительный аденозин, то это может снизить уровни воспаления. При этом если аденозина станет слишком много, то это может привести к фиброзу и еще большему разрушению тканей, поэтому для контроля воспаления в кишечнике необходимо создать баланс между внеклеточным АТФ и аденозином. Ученые создали дрожжи Saccharomyces cerevisiae с биосенсором, использующим пуриновый рецептор P2Y2, чтобы определять патологические концентрации внеклеточного АТФ. Ученые соединили сенсор с ферментом апиразой, которая разрушает внеклеточный АТФ до аденозина.
Исследователи испытали новый метод на мышах, у которых воспаление кишечника вызвали 2,4,6-тринитробензолсульфокислотой. Одной группе мышей (9 животных) ученые ввели обычные дрожи, а второй — генетически модифицированные (9 животных). Состояние мышей оценивали по весу тела, длине ободочной кишки (при поражении кишка сокращается) и гистологической картине. Те мыши, которые получили генно-модифицированные дрожжи, имели большую длину ободочной кишки (p = 0,0461) и меньше потеряли в весе (p = 0,0010), чем мыши, которым ввели обычные дрожжи.
На гистологических срезах ободочной кишки у мышей, которых лечили генетически модифицированными дрожжами, также было видно уменьшение воспаления и фиброза.
Генно-модифицированные дрожжи еще находятся на доклинической стадии исследования, и до применения их у людей могут пройти годы, но ученые уже задумываются, как можно использовать наработки в этой области в будущем. Они планируют создавать генетически модифицированные пробиотики, которые смогут диагностировать болезни кишечника и сразу же начинать их лечить.
Пекарские дрожжи уже не раз помогали ученым, так как являются универсальным объектом биотехнологий. Исследователи научили их производить псилобицин, морфин и носкапин (алкалоид, применяемый при раке).
Анастасия Кузнецова