Rice Üniversitesi araştırmacıları, sentetik biyolojinin klinik uygulamaya yönelik önemli bir adımı olarak insandaki bir hastalığın tanısı için gerekli yeteneklere sahip bir bakteri tasarladılar.
Bağırsak bakterisi E. Coli’nin tasarlanmış suşu kolit, ileit ve Crohn hastalığı gibi inflamatuvar bağırsak hastalıklarının alevlenmesi sırasında sıklıkla ortaya çıkan asidik koşullarda pH düzeyini algılayarak ışık saçar.
Colorado Üniversitesi (CU) Tıp Fakültesi'ndeki araştırmacılar, Crohn hastalığı fare modelinde Rice tarafından oluşturulan organizmayı, asidozun bir dizi gen aktivasyonu sağladığını göstermek için kullandılar. İnsanlarda buna karşılık gelen genetik imza daha önce Crohn hastalığı hastalarında aktif inflamasyon sırasında gözlenmiştir. Sonuçlar, çevrimiçi Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlanmıştır.
Laboratuvarı pH algılayan bakteriyi tasarlayan çalışmanın eş yazarı Jeffrey Tabor, bakterinin CU Tıp Fakültesi deneylerinde kullanılan floresan etiketler yerine tuvalette ortaya çıkan renkler yapmak için yeniden programlanabildiğini belirtti.
Rice Brown Mühendislik Fakültesi'nde biyomühendislik doçenti olan Tabor, ‘Bir alevlenme başladığında hastaları uyarmak için bu bakterinin yiyeceklere eklenebileceğini ve tuvalet suyunu maviye çevirmeye programlanabileceğini düşünüyoruz.’ dedi.
3,5 milyar yıllık geçmişleri boyunca bakteriler, çevrelerini algılamak için sayısız özel ve duyarlı genetik devreler geliştirmiştir. Tabor ve meslektaşları, bu bakteri sensörlerinin giriş ve çıkışlarını karıştırmalarını ve eşleştirmelerini sağlayan bir biyolojik korsanlık araç seti geliştirdiler. pH algılama devresi, Rice Ph.D. öğrencisi Kathryn Brink tarafından 2019 yılında keşfedilmiştir.
PNAS çalışması eş yazarlarından ve CU Tıp Fakültesi'nin mukozal inflamasyon programının yöneticisi Sean Colgan ve Colgan'ın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacısı olan Ian Cartwright, pH sensörünü okudu ve Crohn hastalığının fare modelinde kullanılmak üzere uyarlama yapılıp yapılamayacağını görmek için Tabor ile iletişime geçti.
CU Tıp Fakültesi'nde Levine-Kern Tıp ve İmmünoloji Profesörü Colgan, ‘Bağırsak içindeki pH değerinin invaziv olmayan yollarla ölçmenin oldukça zor olduğu bilinmektedir’ dedi.
Brink gerekli sensör devrelerini bir organizmaya eklemlemek için birkaç hafta harcamıştır ve Colgan'ın laboratuvarına göndermiştir. Tabor, ‘Normalde bağırsaklarınızdaki pH yedi civarındadır, bu nötrdür, ancak Crohn hastalığında çok fazla inflamasyon nedeniyle pH üç civarındadır yani çok asidiktir.’ dedi.
Tabor, Colgan ve meslektaşlarının bu koşullar altında açılıp kapanan genleri incelediklerini ve "in vitro deneylerde gözlemledikleri şeylerin canlı bir hayvanda da gerçekleştiğini göstermek üzere bağırsaktaki pH'ı ölçecek bir araca ihtiyaç duyduklarını" söyledi.
Colgan, ‘Bu bakteri suşunu kolonileştirmek, aktif inflamasyon sırasında asidozu izlemek için mükemmel bir biyolojik araçtır" dedi. "Bağırsak gen ekspresyonunun bakteriyel pH algılama bakterisi ile korelasyonu, bağırsaktaki aktif inflamasyon için yararlı ve değerli bir biyolojik gösterge seti olduğu kanıtlanmıştır. ‘diye açıkladı.
Tabor, pH algılayan bakterinin birkaç yıl içinde insan klinik deneyleri için kullanılabileceğine inandığını söyledi.
Engineered organism could diagnose Crohn's disease flare-ups, ScienceDaily May 17, 2021. https://www.sciencedaily.com/releases/2021/05/210517102637.htm+ Tüm Referansları Göster