Kluczowe wnioski:

  • Zmodyfikowany probiotyk Escherichia coli Nissle 1917 może kolonizować jelita i kontrolowanie uwalniać likopen.
  • Dzięki inżynierii genetycznej naukowcy zwiększyli produkcję likopenu ponad 11-krotnie w porównaniu ze szczepem wyjściowym.
  • Układ pozwala na precyzyjne sterowanie dawką – zakres uwalniania związku wynosi od 0,02 do 15,24 mg na litr.
  • Praca stanowi podstawę do tworzenia nowych, bezpiecznych systemów dostarczania substancji czynnych za pomocą bakterii probiotycznych.

Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) to niepatogenny szczep probiotyczny, który naturalnie zasiedla ludzkie jelita. Dzięki swojej zdolności do kolonizacji przewodu pokarmowego oraz potwierdzonemu bezpieczeństwu, może stać się żywym nośnikiem substancji aktywnych. Badacze wykorzystali ten potencjał, projektując szczep zdolny do wytwarzania i kontrolowanego uwalniania likopenu.

Jak zmodyfikowano bakterię?

Prace rozpoczęto od wprowadzenia do genomu EcN genów odpowiedzialnych za syntezę likopenu, umieszczonych pod kontrolą promotora indukowanego arabiną. W kolejnym etapie wzmocniono naturalną drogę metaboliczną MEP poprzez nadekspresję trzech kluczowych enzymów. Dzięki temu produkcja likopenu wzrosła 4,28-krotnie.

Następnie do bakterii wprowadzono obcą drogę metaboliczną MVA, która dostarcza dodatkowych prekursorów. Efektem było dalsze podwojenie wydajności i osiągnięcie stężenia likopenu na poziomie 15,24 mg na litr – ponad 11 razy więcej niż w szczepie wyjściowym.

Precyzyjna kontrola uwalniania substancji

Badacze przygotowali cztery warianty zmodyfikowanego szczepu (EcN-C1 do EcN-C4), różniące się siłą promotorów i poziomem nadekspresji genów. Dzięki temu możliwe stało się uzyskanie bardzo szerokiego zakresu stężeń likopenu – od 0,02 do 15,24 mg na litr. Układ zapewnia 800-krotny zakres dynamiczny, co oznacza wysoką precyzję w dostarczaniu związku.

Kontrola odbywa się za pomocą arabinazy – im większa dawka i dłuższy czas indukcji, tym więcej likopenu jest wytwarzane. Takie rozwiązanie pozwala dostosować ilość uwalnianej substancji do potrzeb terapeutycznych lub profilaktycznych.

Sprawdź również:  Wpływ leczenia myo-inozytolem na poziomy asprosinu w surowicy krwi ciężarnych: Prospektywne randomizowane badanie pilotażowe

Znaczenie dla przyszłych terapii

Opracowany system może w przyszłości posłużyć do dostarczania różnych substancji czynnych bezpośrednio w jelitach, z ominięciem problemów związanych z ich niestabilnością lub słabą biodostępnością. Ponieważ EcN jest uznawany za bezpieczny dla człowieka, inżynieria tego szczepu otwiera drogę do tworzenia nowych, żywych preparatów probiotycznych.

Praca chińskich naukowców stanowi ważny krok w kierunku opracowania bezpiecznych i precyzyjnie sterowanych systemów dostarczania związków aktywnych za pomocą bakterii probiotycznych.

Źródło: Oryginalny artykuł