Kluczowe wnioski:

  • Naukowcy zmodyfikowali nieszkodliwy szczep bakterii probiotycznej Escherichia coli Nissle 1917, aby produkował i kontrolowanie uwalniał likopen.
  • Dzięki połączeniu dwóch szlaków metabolicznych (MEP i MVA) uzyskano 11-krotny wzrost produkcji likopenu.
  • Stosując cukier arabinę jako „włącznik”, badacze precyzyjnie sterowali ilością uwalnianego związku – zakres działania wyniósł aż 800-krotnie.
  • Praca stanowi podstawę do tworzenia bezpiecznych, „żyjących” systemów dostarczania substancji aktywnych do jelit.

Badacze z Chin opracowali nowy sposób dostarczania likopenu – przeciwutleniacza znanego z pomidorów – bezpośrednio do jelita. Zamiast tabletek czy kapsułek wykorzystali żywy, nieszkodliwy szczep bakterii probiotycznej Escherichia coli Nissle 1917 (w skrócie EcN). Dzięki modyfikacjom genetycznym bakteria nie tylko kolonizuje jelita, ale także produkuje i uwalnia likopen w ściśle kontrolowany sposób.

Dlaczego właśnie ten probiotyk?

EcN od ponad stu lat stosowany jest jako probiotyk wspomagający równowagę mikroflory jelitowej. Wyróżnia go zdolność do trwałego zasiedlania jelita oraz naturalna skłonność do gromadzenia się w miejscach zmienionych chorobowo. Te cechy czynią go bezpiecznym i skutecznym „żyjącym nośnikiem” substancji aktywnych.

Jak zwiększono produkcję likopenu?

Zespół badawczy wprowadził do genomu bakterii geny odpowiedzialne za syntezę likopenu, umieszczając je pod kontrolą promotora indukowanego arabiną. Następnie wzmocniono dwa szlaki metaboliczne: naturalny szlak MEP oraz wprowadzony dodatkowo szlak MVA. Efektem było ponad 11-krotne zwiększenie ilości produkowanego związku – z poziomu poniżej 1,4 mg/l do ponad 15 mg/l.

Precyzyjne sterowanie dawką

Kluczowym elementem projektu było umożliwienie regulacji ilości uwalnianego likopenu. Naukowcy wykorzystali różne stężenia arabinoy oraz różne czasy indukcji. W efekcie uzyskano cztery warianty bakterii (EcN-C1 do EcN-C4), które w zależności od warunków produkowały od 0,02 do 15,24 mg likopenu na litr – czyli zakres dynamiczny wynoszący aż 800-krotnie.

Sprawdź również:  Błonnik z błony jajowej łagodzi zapalenie jelita i przywraca równowagę mikroflory u myszy

Znaczenie dla przyszłych terapii

Opracowana metoda pokazuje, że odpowiednio zmodyfikowane probiotyki mogą stać się bezpiecznymi, precyzyjnymi systemami dostarczania substancji bioaktywnych do jelita. W przyszłości podobne „żywe fabryki” mogłyby produkować i uwalniać leki, witaminy czy związki przeciwzapalne dokładnie tam, gdzie są potrzebne, i w dokładnie takiej dawce, jaka jest wymagana.

Podsumowanie

  • Zmodyfikowany probiotyk EcN produkuje likopen i uwalnia go pod kontrolą cukru arabinoy.
  • Połączenie naturalnego i obcego szlaku metabolicznego zwiększyło wydajność ponad 11 razy.
  • System pozwala regulować dawkę w zakresie 800-krotnym – od śladowych do terapeutycznych ilości.
  • Badanie otwiera drogę do tworzenia bezpiecznych, doustnych nośników substancji aktywnych opartych na żywych bakteriach.

Źródło: Oryginalny artykuł