211service.com
Bedrifter satser på designerbakterier som en ny måte å behandle sykdommer på
En gang neste år kan frivillige i USA begynne å svelge kapsler fylt med genmanipulerte E coli .
De eksperimentelle pillene, designet av Synlogic , en oppstart av syntetisk biologi i Cambridge, Massachusetts, inneholder bakterier designet for å behandle en sjelden metabolsk sykdom ved å gjenkjenne når de når en persons mage og deretter suge opp store mengder ammoniakk.
Behandlingen, som er planlagt for sin første kliniske test i løpet av 2017, er et tidlig eksempel på det selskapets grunnleggere kaller syntetisk biotikk – eller tarmbakterier utstyrt med genetiske programmer som lar dem fornemme noe som skjer i kroppen og deretter ta en handling, som levere et medikament eller frigjøre et farget kjemikalie som er nyttig i en diagnostisk test.
Ideen om å svelge genmodifiserte bakterier kan virke rar. Men spesialbygde bakterier kan være en ny måte å overta fysiologiske funksjoner som folks egen kropp ikke kan utføre hvis de er syke, og en erstatning for piller eller injeksjoner.
Modifisering av bakterier til narkotika
Ernest Pharmaceuticals, Amherst, Massachusetts
Konstruert salmonella for å behandle kreft
GenCirq, San Diego
Kreftdrepende bakterier
Synlogic, Cambridge, Massachusetts
E coli piller for ulike sykdommer
Trayer Biotherapeutics, Rockville, Maryland
Yoghurtbakterier for å behandle fenylketonuri
ActoGenix/Intrexon, Gent, Belgia
Tester GM-bakteriepiller i Europa
De smarte bakteriene kan være den første medisinske bruken av en form for syntetisk biologi populært av Synlogic-medgrunnlegger og MIT-professor James Collins fra og med 2000. Det året konstruerte Collins, basert på elektronikk, det som egentlig er en vippebryter i E coli -en krets som involverer to gener som kan flip-flop mellom stater. Det var en kjekk demonstrasjon, og like etter kunngjorde Princeton-forskere at de hadde laget en fluorescerende bakterie som kunne blinke av og på.
Tanken var å programmere celler til å utføre alle slags nye og nyttige funksjoner. Det viste seg å være uimotståelig - det har vært utallige ekspertpaneler, en TED Talk , og en internasjonal studentkonkurranse .
Men Synlogics plan for en genmodifisert pille er en av de første konkrete medisinske anvendelsene av slike ideer. Det innebærer å slette og legge til flere gener til en ufarlig stamme av E coli , tarmbakterien, slik at den utvikler en uslukkelig appetitt på ammoniakk, dannet av nitrogenet vi får fra å spise protein.
Normalt blir ekstra nitrogen om til urea og vi bare tisser det vekk. Men noen mennesker kan ikke behandle det raskt nok. De ender i stedet opp med ammoniakknivåer som kan være giftige nok til å drepe nyfødte og hos barn og voksne kan forårsake delirium og sint oppførsel. Synlogics E coli ville ta ammoniakk og gjøre det om til arginin, en ufarlig aminosyre.
En person ville sannsynligvis svelget en kapsel en gang om dagen som inneholder rundt 100 milliarder bakterier, sier J.C. Gutierrez, selskapets administrerende direktør. Selskapet har så langt samlet inn 70 millioner dollar, inkludert fra Atlas Venture, investeringsselskapet som også satt sammen startupens grunnleggerteam.
Det er ikke bare sjeldne sykdommer som er målrettet med redesignede bakterier. Startups som Ernest Pharmaceuticals , nylig dannet av University of Massachusetts professor Neil Forbes, planlegger å bekjempe kreft ved å bruke salmonella, en bakterie som er mest kjent for å forårsake matforgiftning som også har en vane med å samles i svulster.
Forbes mener bakteriene kan programmeres til å gjenkjenne at de er i en svulst og frigjøre kreftmedisiner som er for giftige til å gis som en injeksjon.
Tidligere har et europeisk selskap, ActoGenix, testet piller som inneholder genmodifiserte bakterier, men ingen GM-bakteriepiller har ennå kommet i salg, og ideen er fortsatt ny nok til at det ikke er enighet om hva man skal kalle slike medisiner. U.S. Food and Drug Administration har utpekt dem som levende bioterapeutiske produkter.
For tiden venter så mange som åtte til ti GM-feil på grønt lys fra FDA for tidlig testing i USA, anslår Yamil Hernandez, medgründer av Trayer Biotherapeutics, en oppstart i Maryland som har til hensikt å konstruere en yoghurtbakterie, lactobacillus, å konsumere fenylalanin, en ingrediens i melk, nøtter og Coke Zero og andre diettbrus som noen mennesker ikke kan fordøye. Hernandez sier at en bakterie designet for å metabolisere den kan drysses som et pulver på mat.
Det er som en sulten, sulten flodhest, bare med en veldig sterk preferanse for fenylalanin, sier han.
Å bruke bakterier som behandling er ikke nytt for medisin. Vaksinen mot tuberkulose er laget med svekkede bakterier. Og det amerikanske probiotikamarkedet – de pillene og yoghurtene i helsekostbutikker som inneholder sunne tarmbakterier – er verdt 3,5 milliarder dollar.
Men ingen er helt sikre på hvordan man regulerer en GM-pille hvis innhold både er levende og sannsynligvis vil havne i toalettskåler. Gutierrez sier i noen tilfeller, avhengig av hvordan kimen er modifisert, kan det amerikanske miljøvernbyrået måtte melde seg av i tillegg til FDA.
En risiko er at bakterier kan utveksle DNA med hverandre, noe som betyr at selskapers genetiske endringer kan ende opp i en helt annen organisme. I praksis sier forskere at organismer med konstruerte genomer har liten sjanse mot sine ville bakteriesøsken. Bakteriene dør vanligvis og deres genetiske last dør ut.
Synlogic sier at bakteriene har noen tilleggsfunksjoner programmert inn i genomet som gjør dem tryggere. Gutierrez sier at ammoniakkspisingsprogrammet bare vil slå på i et miljø med lite oksygen som menneskets tarm. Det er også avhengig av et næringsstoff, tymidin, som ikke finnes i høye nivåer i fordøyelseskanalen. Han sier at på grunn av dette vil bakteriene dele seg bare én gang før de dør.