Kluczowe wnioski:

  • Naukowcy zmodyfikowali nieszkodliwy szczep bakterii probiotycznej Escherichia coli Nissle 1917, aby mógł produkować i kontrolowanie uwalniać likopen.
  • Dzięki zastosowaniu inżynierii genetycznej uzyskano 11-krotny wzrost produkcji likopenu w porównaniu z wyjściowym szczepem.
  • System umożliwia precyzyjne sterowanie ilością uwalnianego związku poprzez dodatek arabinazy, co daje zakres działania aż 800-krotny.
  • Praca stanowi podstawę do tworzenia nowych, bezpiecznych systemów dostarczania substancji aktywnych z wykorzystaniem probiotyków.

Probiotyk, który może stać się nośnikiem substancji aktywnych

Escherichia coli Nissle 1917 to niepatogenny szczep bakterii probiotycznej wyizolowany z ludzkiego jelita. Odznacza się zdolnością do kolonizacji jelit oraz bezpiecznym profilem, co czyni go atrakcyjnym kandydatem do roli żywego systemu dostarczania związków aktywnych.

W najnowszej publikacji chińscy badacze opisali, w jaki sposób zmodyfikowali ten szczep, aby jednocześnie zasiedlał jelito i uwalniał likopen w sposób kontrolowany. Prace prowadzono w Instytucie Biotechnologii Przemysłowej Chińskiej Akademii Nauk oraz na Uniwersytecie Nauki i Technologii w Tianjin.

Likopen jako modelowy związek aktywny

Likopen należy do grupy karotenoidów i występuje naturalnie w pomidorach oraz innych czerwonych warzywach. Ze względu na właściwości przeciwutleniające jest często badany pod kątem potencjalnych korzyści zdrowotnych. Naukowcy wybrali go jako substancję modelową do testowania nowego systemu dostawczego.

Podstawowym wyzwaniem było wprowadzenie do genomu bakterii genów odpowiedzialnych za syntezę likopenu oraz zapewnienie możliwości precyzyjnego sterowania produkcją tego związku.

Etapy modyfikacji genetycznej

Badacze zastosowali technologię CRISPR/Cas9, aby wprowadzić geny szlaku biosyntezy likopenu pod kontrolą promotora indukowanego arabinazą. W ten sposób powstał szczep bazowy o nazwie EcN-C1.

Następnie zwiększono aktywność kluczowych enzymów szlaku MEP, co pozwoliło uzyskać 4,28-krotny wzrost produkcji likopenu. Dodatkowe wprowadzenie heterologicznego szlaku MVA zwiększyło wydajność o kolejne 2,58 raza, osiągając ostatecznie stężenie 15,24 mg/L.

Precyzyjna kontrola uwalniania związku

System umożliwia regulację ilości produkowanego likopenu poprzez zmianę dawki i czasu działania arabinazy. W zależności od poziomu indukcji uzyskano zakres stężeń od 0,02 do 15,24 mg/L, co odpowiada 800-krotnemu zakresowi dynamicznemu.

Sprawdź również:  Zrównoważone wykorzystanie cennych związków biologicznych z odpadów sosnowych: od zielonej ekstrakcji do zastosowań przemysłowych

Taka elastyczność pozwala na dostosowanie ilości uwalnianego związku do potrzeb terapeutycznych lub profilaktycznych bez konieczności zmiany samego szczepu bakterii.

Perspektywy zastosowania klinicznego

Opracowany system stanowi ważny krok w kierunku tworzenia bezpiecznych, żywych nośników substancji aktywnych. Dzięki zdolności do kolonizacji jelita i precyzyjnej kontroli uwalniania związków, zmodyfikowany probiotyk może znaleźć zastosowanie w terapii chorób przewlekłych lub wspomaganiu leczenia farmakologicznego.

Autorzy podkreślają, że przedstawiona strategia może zostać rozszerzona na inne związki aktywne, otwierając nowe możliwości w obszarze suplementacji i medycyny spersonalizowanej.

Źródło: Oryginalny artykuł