Конечная цель должна быть в состоянии ввести терапевтические бактерии в тело больного – к примеру, как пробиотики, дабы оказать помощь лечить заболевания пищеварительного тракта либо как предназначенное лечение опухоли – и после этого применять автомобили ультразвука, дабы поразить спроектированные бактерии звуковыми волнами, дабы произвести изображения, каковые показывают расположения микробов. Картины сказали бы докторам, если бы лечение добралось до верного места в теле и трудилось верно.«Мы – разработка бактериальные клетки, так, они смогут вынудить звуковые волны отскочить назад нам и сказать нам их расположение методом судно либо подводный гидролокатор разброса, в то время, когда второе судно ищет его», говорят Михаил Шапиро, доцент химического машиностроения, Ученый Schlinger, и Наследие Медицинский Следователь НИИ. «Мы желаем быть в состоянии задать вопрос бактерии, ‘Где Вы, и как Ваши дела?’ первый ход обязан обучаться визуализировать и определять местонахождение клеток, и следующий ход обязан общаться с ними».Результаты будут изданы в выпуске 4 января издания Nature.
Ведущий создатель – Раймон Бурдо, бывший постдокторский ученый в лаборатории Шапиро.Мысль применять бактерии в качестве медицины не новая. Пробиотики были развиты, дабы лечить заболевания пищеварительного тракта, такие как заболевание раздраженной толстой кишки, и кое-какие ранние изучения продемонстрировали, что бактерии смогут употребляться, дабы предназначаться и уничтожить раковые клетки. Но визуализация этих бактериальных клеток, и сообщение с ними – и дабы собрать Intel на том, что происходит в теле и дает инструкции по бактериям о том, что сделать после этого – еще не вероятна.
Способы отображения, каковые надеются на свет – таковой как снимание клеток, помеченных с «репортерным геном», что кодирует для зеленого флуоресцентного белка – лишь, трудятся в примерах ткани, удаленных из тела. Это позвано тем, что свет не имеет возможности пробраться в более глубокие ткани как пищеварительный тракт, где бактериальные клетки жили бы.Шапиро желает решить эту проблему с способами ультразвука, по причине того, что звуковые волны смогут отправиться глубже в тела. Он говорит, что имел эврика момент примерно шесть лет назад, в то время, когда он определил о газонаполненных структурах белка у живущих в воде бактерий, что помощь регулирует плавучесть организмов.
Шапиро выдвинул догадку, что эти структуры, названные газовыми пузырьками, имели возможность прийти в норму звуковые волны методами, каковые делают их различимыми от других типов клеток. Вправду, Шапиро и его сотрудники показали, что газовые пузырьки смогут быть изображены с ультразвуком в других тканях и кишках мышей.Следующая цель команды была в том, чтобы пересадить гены чтобы сделать газовые пузырьки из живущих в воде бактерий в второй тип бактерий – кишечная палочка, которая в большинстве случаев употребляется в микробной терапии, таковой как пробиотики.
«Мы желали учить E. coli бактерии делать сами газовые пузырьки», говорит Шапиро. «Я хотел сделать это с того времени, как мы реализовали потенциал газовых пузырьков, но мы поражаем кое-какие контрольно-пропускные пункты по пути. В то время, когда мы наконец вынудили совокупность трудиться, мы были восторженными».Одна из неприятностей, каковые поражают команды, включила передачу генетического оборудования для газовых пузырьков в E. coli. Они сперва пробовали пересадить гены газового пузырька, изолированные от живущей в воде бактерии называющиеся flos-воды Anabaena, но это не трудилось – E. coli не сделал пузырьки.
Они попытались еще раз применять гены газового пузырька от более близкого родственника E. coli, бактерии называющиеся Бацилла megaterium. Это не имело успеха кроме этого, по причине того, что получающиеся газовые пузырьки были через чур мелкими, дабы действенно рассеять звуковые волны. Наконец, команда попыталась соединение генов и от разновидностей – и это трудилось. E. coli сделал газовые пузырьки самостоятельно.
Газовые гены пузырька кодируют для белков, каковые действуют либо как кирпичи либо как подъемные краны в строительных работах последней структуры пузырька – кое-какие белки – стандартные блоки пузырьков тогда как некая помощь в фактической сборке структур. «По существу мы узнали это, нам необходимы кирпичи от flos-вод Anabaena и подъемные краны от Бациллы megaterium для E. coli, дабы быть в состоянии сделать газовые пузырьки», говорит Бурдо.Последующие опыты от команды показали, что спроектированный E. coli имел возможность вправду быть изображен и находится в кишках мышей, применяя ультразвук.«Это – первый звуковой репортерный ген для применения в отображении ультразвука», говорит Шапиро. «Мы сохраняем надежду, что это в конечном итоге сделает для ультразвука, что зеленый флуоресцентный белок сделал для основанных на свете способов отображения, что обязан вправду коренным образом поменять отображение клеток методами, в том месте не были вероятны прежде».Исследователи говорят, что разработка обязана не так долго осталось ждать быть дешева ученым, каковые выполняют изучение в области животных, не смотря на то, что потребуется еще не один год, дабы создать способ для применения в людях.
Изучение природы, названное «Звуковые репортерные гены для неразрушающего отображения микробов в хозяевах млекопитающих», финансировалось Национальными Университетами Здоровья, канадским Университетом Исследования здравоохранения, Фондом Wellcome Берроуза, Товариществом Паккарда, Стипендией Церковной скамейки, Наследием Медицинский НИИ, Национальный научный фонд, и Естественные науки и Технический Научный совет Канады. Среди вторых авторов Калифорнийского технологического университета лаборант-исследователь Одри Ли Госселин, аспиранты Анупама Лэкшмэнэн, Араш Фархади, Сриприйя Рэвиндра Кумар и бывший студент бакалавриата Сучита Нети (БАКАЛАВР НАУК ’17).