Bakterier som levende fabrikker til produktion af kraftfulde antibiotika

Per definition, antibiotika dræber bakterier. Alligevel, Det er lykkedes TU Delft -forskere at konstruere bakterier til at producere lovende mængder af et simpelt carbapenem -antibiotikum. Carbapenem -antibiotika er effektive mod mange bakterier og bruges normalt kun, når andre antibiotika mislykkes. De produceres i øjeblikket kun syntetisk - en dyr proces, der også fører til kemisk affald. Denne forskning tyder på, at ved at bruge bakterier som "levende fabrikker, "carbapenemer kan også produceres biologisk.

Antibiotika er overalt omkring os. Hvis du graver en håndfuld jord op fra en tilfældig have, det vil sandsynligvis indeholde et antibiotikum, der endnu ikke er kendt. Mikrober producerer naturligt små mængder bakteriedræbende forbindelser for at beskytte sig mod andre mikrober. Desværre, vi er ude af stand til at producere mange af de antibiotika, der kan findes i naturen, for eksempel fordi de organismer, der producerer dem, ikke vil vokse i laboratoriet eller i en fermenter.

Stigende modstand

Nu, mange af vores nuværende antibiotika bliver mindre effektive. Bakterier, der er resistente over for mange familier af antibiotika, spredes hurtigt. En af de sidste effektive antibiotika er de såkaldte carbapenemer. "Disse antibiotika forstyrrer dannelsen af ​​cellevæggen, i sidste ende får bakterier til at eksplodere, "forklarer forsker Helena Shomar, der ledede projektet.

Imidlertid, carbapenemer har også deres ulemper. For eksempel, de kan ikke produceres ved mikrobiel gæring, men kun via syntetisk kemi. Som resultat, carbapenemer er dyre, og udviklingen af ​​nye varianter er begrænset. "Den syntetiske produktion af carbapenemer er også dårlig for miljøet, da du sidder tilbage med kemisk affald i slutningen af ​​processen, "tilføjer gruppeleder Greg Bokinsky.

Mikrobielle fabrikker

Delft -forskerne udtænkte en kontraintuitiv løsning på disse spørgsmål. De konstruerede E. coli -bakterier til at producere bil, et relativt simpelt carbapenem -antibiotikum. "For at gøre det, vi lånte de få gener, der vides at være ansvarlige for produktionen af ​​bil fra en anden bakterie kaldet P. carotovorum, "siger Shomar." Vi introducerede derefter disse gener i E. coli. "

Introduktion af bilgenerne til E. coli resulterede i, at bakterierne producerede antibiotikumet, men kun i små mængder. Shomar:"For at bevise, at denne tilgang i sidste ende kunne muliggøre masseproduktion af carbapenemer, vi havde brug for vores E. coli til at generere mere. "

To yderligere trin var nødvendige for at øge produktionen. Den mest betydningsfulde flaskehals var et ineffektivt enzym. Forskerne introducerede et yderligere gen i E. coli for at producere et protein, der hjælper dette enzym med at blive mere aktivt.

En anden begrænsning var de toksiske virkninger af antibiotika på de konstruerede E. coli -bakterier. De producerede så meget bil, at befolkningen begyndte at dø meget hurtigt. For at forsinke mikrobernes død så meget som muligt, forskerne gjorde dem kunstigt vedholdende. "Vedvarende bakterier vokser ikke, som gør det muligt for dem at overleve længere i nærvær af disse antibiotika, "forklarer Shomar. Teknikken holdt bakterierne produktive i lidt længere tid, giver dem mulighed for at generere mere bil.

De konstruerede E. coli er et bevis på konceptet. "Selvom ideen lyder kontraintuitiv, vores forskning tyder på, at E. coli har potentiale til at producere carbapenemer, "siger Shomar.

Mængden af ​​carbapenem fremstillet af den fremstillede E. coli - cirka 54 milligram per liter - er virkelig lovende, men ikke nok til masseproduktion. "Imidlertid, med en håndfuld ekstra trin, vi kan muligvis bruge denne metode til at producere mere komplekse carbapenemer, i mængder, der er forenelige med masseproduktion «siger Bokinsky.

Og hvor lang tid vil der gå, før disse yderligere trin tages? "Cirka fem til ti år ville være mit optimistiske skøn, "siger Bokinsky." Men for at dette skal ske, et team på omkring 10 forskere, der arbejder parallelt, skulle arbejde på det på fuld tid. "