MIT گامی به سوی “زیست درمانی زنده” برداشت

به گزارش پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از ام آی تی نیوز  مهندسان شیمی پوششی برای میکروب‌ها ایجاد کردند که می‌تواند استقرار ارگانیسم‌ها را برای درمان بیماری‌های گوارشی آسان‌تر کند.
روده انسان خانه هزاران گونه باکتری است و برخی از این باکتری ها پتانسیل درمان انواع بیماری های دستگاه گوارش را دارند. برخی از گونه ها ممکن است به مبارزه با سرطان روده بزرگ کمک کنند. برخی دیگر در درمان یا پیشگیری از عفونت هایی مانند C. difficile کمک می کنند.

یکی از موانع توسعه این “بیوتراپی‌های زنده” آسیب توسط اکسیژن بسیاری از گونه هایی است که می‌توانند مفید باشنداست. این آسیب ساخت، ذخیره و تحویل آنها را دشوار می‌کند. مهندسان شیمی MIT اکنون نشان داده‌اند که می‌توانند از این باکتری‌ها با پوششی محافظت کنند که به آنها کمک می‌کند تا در فرآیند تولید زنده بمانند.

در مطالعه‌ای که امروز در مجله انجمن شیمی آمریکا منتشر شد. محققان نشان دادند که می‌توانند از پوشش روی سویه‌ای از E. coli و همچنین گونه دیگری که ممکن است به هضم نشاسته گیاهی کمک کند، استفاده کنند. آنها می‌گویند که این پوشش می‌تواند روی بسیاری از گونه‌های دیگر نیز اعمال شود.

آریل فورست، پروفسور مهندسی شیمی توسعه شغلی ریموند و هلن سنت لورن و نویسنده ارشد مطالعه جدید می‌گوید:

«ما معتقدیم که این پوشش می‌تواند تقریباً برای محافظت از هر میکروب مدنظر استفاده شود. ما فکر می‌کنیم میکروب‌هایی وجود دارند که می‌تواننددر درمان انواع بیماری‌ها کمک کنند.»

Gang Fan فوق دکترای MIT نویسنده اصلی این مطالعه است. پریس واسووانیچ، دانشجوی کارشناسی MIT، و ماریلا رودریگز اوترو، محقق سابق تابستانی آزمایشگاه تحقیقات مواد MIT، نیز نویسندگان این مقاله هستند.

پوشش محافظ

اکثر میکروب‌هایی که در روده انسان زندگی می‌کنند بی هوازی هستند و درجات مختلفی از حساسیت به اکسیژن را دارند. برخی می‌توانند کمی اکسیژن را تحمل کنند، در حالی که برای برخی دیگر، اکسیژن کشنده است.

این امر آزمایش پتانسیل آنها را به عنوان درمان بیماری‌های انسانی دشوار می‌کند. زیرا باکتری‌ها برای استفاده درمانی باید در فریزر خشک شوند و به صورت کپسول فرموله شوند. در این مطالعه، فورست و همکارانش تصمیم گرفتند با پوشاندن آنها با ماده‌ای ساخته شده از یون‌های فلزی و ترکیبات آلی به نام پلی فنول، از باکتری‌های بی‌هوازی محافظت کنند.

هنگامی که پلی فنل‌ها و یون‌های فلزی در محلول قرار می‌گیرند، یک صفحه دو بعدی و شبکه مانند را تشکیل می‌دهند. برای این مطالعه، محققان از آهن، که برای مصرف انسان بی‌خطر است، و سه پلی‌فنول که همگی توسط سازمان غذا و دارو به عنوان GRAS طبقه‌بندی می‌شوند، استفاده کردند: گالیک اسید، تانیک اسید، و اپی گالوکاتچین، در چای و سایر محصولات گیاهی یافت می‌شود.

اگر باکتری نیز به محلول اضافه شود. ماده به صورت خودآرایی به یک پوشش روی سلول های باکتریایی منفرد تبدیل می‌شود. این پوشش از باکتری‌ها در طول فرآیند یخ خشک کردن و تولید محافظت می‌کند. محققان نشان دادند که سلول های پوشش داده شده سالم و قادر به انجام فعالیت‌های سلولی طبیعی هستند، اگرچه رشد آنها به طور موقت مهار شد.

هنگامی که در معرض یک محیط اسیدی مانند محیط معده قرار می‌گیرد، پوشش شکسته شده و باکتری‌ها را آزاد می‌کند.

گسترش باکتری‌ها

یکی از سویه‌هایی که محققان برای آزمایش این پوشش استفاده کردند، باکتری Bacteroides thetaiotaomicron است. این گونه که دارای آنزیم‌های تخصصی برای هضم کربوهیدرات‌ها است، به نظر می‌رسد در میکروبیوم روده افراد سالم فراوان‌تر باشد. با این حال، مطالعه این که چگونه این باکتری‌ها می‌توانند به عنوان بیوتراپی به سلامت کمک کنند، دشوار بوده است، زیرا آنها به اکسیژن بسیار حساس هستند.

باکتری‌های دارای این نوع پوشش محافظ نیز می‌توانند برای کاربردهای کشاورزی مانند کمک به مقاوم‌تر کردن محصولات در برابر تنش مفید باشند. یکی دیگر از کاربردهای احتمالی این پوشش، استفاده از آن برای محافظت از میکروب‌هایی است که به عنوان واکسن استفاده می‌شوند. واکسن BCG که شامل نسخه گاوی میکروبی است که باعث سل می‌شود، به سختی تولید می‌شود و باید در دمای پایین نگهداری شود. فورست می‌گوید پوشش آن با یک لایه محافظ می‌تواند نیاز به ذخیره‌سازی سرد را برطرف کند و توزیع را آسان‌تر کند.

او می‌گوید: «اگر بتوانیم نیاز به نگهداری و حمل و نقل در سردخانه را برطرف کنیم، فکر می‌کنیم که بسیاری از درمان‌ها را به طور گسترده‌تری در دسترس قرار می‌دهد.

این تحقیق توسط مرکز MIT-Deshpande، برنامه فرصت‌های تحقیقاتی در مقطع کارشناسی در MIT، و برنامه MRSEC آزمایشگاه تحقیقات مواد MIT از بنیاد ملی علوم تامین شد.