Bakteriyel tedavi - Bacterial therapy

Ana makale: Yaşayan ilaç

Bakteriyel tedavi ... tedavi edici kullanımı bakteri tedavi etmek hastalıklar. Bakteriyel terapötikler yaşayan ilaçlar, ve belki Vahşi tip bakteriler (genellikle şeklinde probiyotikler ) veya olan bakteri genetiği değiştirilmiş sahip çıkmak tedavi edici hastaya enjekte edilen özellikler.[1][2]Diğer canlı ilaç örnekleri şunları içerir: hücresel tedavi (dahil olmak üzere immünoterapötikler ) ve faj terapötikleri.

Bakteriyel terapötiklerin gelişimi

a Geliştirilmiş bir bakteriyel terapötik maddenin tasarımı sırasında çeşitli hususların dikkate alınması gerekir. Bir şasi organizmasının seçimi, şasinin istenen aktivite bölgesi ve farmakokinetik özelliklerine ve ayrıca üretim fizibilitesine göre yönlendirilebilir. Genetik devrelerin tasarımı, devrenin efektörlerinden, indükleyici bileşiklerle ilgili pragmatik endişelerden ve düzenleyici devrelerin genetik kararlılığından da etkilenebilir. Kritik olarak, tasarlanmış bir bakteriyel ilacın tasarımı, hastaların ihtiyaçlarına yönelik değerlendirmelerle de kısıtlanabilir. b Optimal gerinim tasarımı, genellikle hedef mikro ortamdaki fonksiyon için gerilim uygunluğu ile üretim ve klinik geliştirme fizibilitesi endişeleri arasında bir denge gerektirir.[3]
Klinik aday kalitede tasarlanmış suşlar geliştirmek için bir iş akışının şematik temsili. Geliştirme iş akışı, hasta popülasyonları için çeviri potansiyelini en üst düzeye çıkarmak için suş potansiyelini optimize etmeye yönelik teknolojilerin yanı sıra tahmini in vitro ve in vivo deneylerin yanı sıra kantitatif farmakoloji modellerini de içermelidir.[4]

Bakteriyel terapötiklerin geliştirilmesi, aşağıdaki alanlarda son derece aktif bir araştırma alanıdır. Sentetik biyoloji ve mikrobiyoloji.[5][6][7][8][9][10][11][12][13] Şu anda, büyük bir odak noktası: 1) doğal olarak terapötik etkiler üreten bakterileri (örneğin, probiyotik bakteriler) tanımlama ve 2) genetik programlama bakterilerin terapötik etkiler üretmesini sağlar.[14][15]

Başvurular

Kanser tedavisi

Hipoksik tümörlere karşı terapötik bakteri stratejilerinin şeması
Sistemik uygulamadan sonra bakteriler tümör mikroçevresine yerleşir. Bakteriler, kanser hücreleri ve çevreleyen mikro çevre arasındaki etkileşimler, tümörün gerilemesini daha da kolaylaştıran, tümör infiltre eden bağışıklık hücrelerinde, sitokinlerde ve kemokinlerde çeşitli değişikliklere neden olur. ① S. Typhimurium, Listeria ve Clostridium kaynaklı bakteriyel toksinler, apoptoz veya otofajiyi indükleyerek tümör hücrelerini doğrudan öldürebilir. Salmonella yoluyla verilen toksinler, tümör antijenlerinin DC'lere çapraz sunumuna izin veren, tümör ve dendritik hücreler (DC'ler) arasında bakteri kaynaklı boşluk bağlantılarına yol açan Connexin 43'ü (Cx43) yukarı doğru düzenleyebilir. ② Tümör antijenlerine maruz kalma ve bakteriyel bileşenler ile etkileşim üzerine DC'ler, daha sonra CD8 + T hücrelerini aktive eden proinflamatuar sitokin IL-1β'nin sağlam miktarlarını salgılar. ③ Aktifleştirilmiş CD8 + T hücrelerinin antitümör tepkisi, TLR5 aktivasyonu yoluyla bakteriyel flagellin (bakteriyel kamçıya ait bir protein alt birimi) ile daha da güçlendirilir. Aktive CD8 + T hücreleri tarafından salgılanan perforin ve granzim proteinleri, primer ve metastatik tümörlerde tümör hücrelerini verimli bir şekilde öldürür. ④ Flagellin ve TLR5 sinyali ayrıca CD4 + CD25 + düzenleyici T (Treg) hücrelerinin bolluğunu azaltır, bu da aktive CD8 + T hücrelerinin antitümör yanıtını daha sonra iyileştirir. ⑤ S. Typhimurium flagellin, NK hücrelerini hem doğuştan hem de adaptif bağışıklık için önemli bir sitokin olan interferon-γ (IFN-γ) üretmeye teşvik eder. ⑥ Listeria ile enfekte MDSC'ler, artmış IL-12 üretimi ile karakterize edilen, CD8 + T ve NK hücre yanıtlarını daha da artıran, bağışıklık uyarıcı bir fenotipe geçer. ⑦ Hem S. Typhimurium hem de Clostridium enfeksiyonu, önemli nötrofil birikimini uyarabilir. TNF-a ve TNF ile ilişkili apoptoz indükleyen ligandın (TRAIL) nötrofiller tarafından yüksek salgılanması, bağışıklık tepkisini güçlendirir ve apoptozu indükleyerek tümör hücrelerini öldürür. ⑧ Makrofaj inflammasomu, bakteriyel bileşenler (LPS ve flagellin) ve Salmonella hasarlı kanser hücreleri ile temas yoluyla aktive edilir ve bu da IL-1β ve TNF-α'nın tümör mikro ortamına salgılanmasının artmasına yol açar. NK hücresi: doğal katil hücre. Treg hücresi: düzenleyici T hücresi. MDSC'ler: miyeloid türevi baskılayıcı hücreler. P2X7 reseptörü: purinoseptör 7-hücre dışı ATP reseptörü. LPS: lipopolisakkarit [16]
Kansere neden olan ve tedavi eden bakteriler

Tümörleri tedavi etmek için bakterileri bir terapi olarak kullanmaya büyük ilgi var. Özellikle, tümör barındıran bakteri içinde gelişen hipoksik ortamlar bu amaç için özellikle çekicidir, çünkü göç etme, istila etme eğilimindedirler ( sızdıran damar sistemi içinde tümör mikro ortamı ) ve kolonileştirmek tümörler. Bu özellik, tümörde kalma sürelerini artırma eğilimindedir ve bağışıklık sistemi tarafından hızla temizlenecek diğer bakterilerin aksine, terapötik etkilerini daha uzun süre göstermelerini sağlar.[17][18][19]

Mikrobiyom mühendisliği

Ana makale: İnsan mikrobiyomu
Bağırsak iltihabını tedavi etmek için canlı ilaçlar olarak genetik olarak tasarlanmış probiyotikler

Bakteriyel terapötikleri değiştirmek için kullanmaya büyük ilgi vardır. insan gastrointestinal mikrobiyotası gibi hastalıkların tedavisinde yardımcı olacak ince bağırsakta bakteriyel aşırı büyüme ve diğer formlar disbiyoz.

Referanslar

  1. ^ editör, Ian Sample Science (16 Ocak 2019). "'Yaşayan ilaç 'toksik amonyak atılımına yardımcı olur ". Gardiyan. Alındı 5 Nisan 2020.CS1 bakimi: ek metin: yazarlar listesi (bağlantı)
  2. ^ "Kronik Hastalıklar için Mühendislik Yaşayan İlaçlar | SBE | Biyoloji Mühendisliği Derneği". www.aiche.org.
  3. ^ Bu makale içerir Metin Mark R. Charbonneau, Vincent M. Isabella, Ning Li & Caroline B.Kurtz, 4.0 TARAFINDAN CC lisans.
  4. ^ Bu makale içerir Metin Mark R. Charbonneau, Vincent M. Isabella, Ning Li & Caroline B.Kurtz, 4.0 TARAFINDAN CC lisans.
  5. ^ Weber, Wilfried; Fussenegger, Martin (Ocak 2012). "Sentetik biyolojinin yeni ortaya çıkan biyomedikal uygulamaları". Doğa İncelemeleri Genetik. 13 (1): 21–35. doi:10.1038 / nrg3094. ISSN  1471-0056. PMC  7097403. PMID  22124480.
  6. ^ Fischbach, M. A .; Bluestone, J. A .; Lim, W.A. (2013-04-03). "Hücre Tabanlı Terapötikler: Tıbbın Bir Sonraki Ayağı". Bilim Çeviri Tıbbı. 5 (179): 179ps7. doi:10.1126 / scitranslmed.3005568. ISSN  1946-6234. PMC  3772767. PMID  23552369.
  7. ^ Kitada, Tasuku; DiAndreth, Breanna; Teague, Brian; Weiss, Ron (2018/02/09). "Sentetik biyoloji ile gen ve tasarlanmış hücre tedavilerini programlama". Bilim. 359 (6376): eaad1067. doi:10.1126 / science.aad1067. ISSN  0036-8075. PMID  29439214.
  8. ^ McCarty, Niko (18 Aralık 2018). "Neden 2018 'Yaşayan' Tıp Yılı Oldu". Orta. Orta. Alındı 5 Nisan 2020.
  9. ^ Kelly, Jason (12 Haziran 2019). "Yaşayan İlaç Çağı". Ginkgo Bioworks. Alındı 5 Nisan 2020.
  10. ^ Servis Şub. 18, Robert F. (18 Şubat 2020). "Yaşayan" çimentodan ilaç sağlayan biyofilmlere, biyologlar maddi dünyayı yeniden yaratıyor ". AAAS. Alındı 5 Nisan 2020.
  11. ^ Kurtz, Caroline B .; Millet, Yves A .; Puurunen, Marja K .; Perreault, Mylène; Charbonneau, Mark R .; Isabella, Vincent M .; Kotula, Jonathan W .; Antipov, Eugene; Dagon, Yossi; Denney, William S .; Wagner, David A. (2019-01-16). "Tasarlanmış bir E. coli Nissle, farelerde hiperamonyemiyi ve hayatta kalmayı iyileştirir ve sağlıklı insanlarda doza bağlı maruziyeti gösterir". Bilim Çeviri Tıbbı. 11 (475): eaau7975. doi:10.1126 / scitranslmed.aau7975. ISSN  1946-6234. PMID  30651324. S2CID  58031579.
  12. ^ Charbonneau, Mark R .; Isabella, Vincent M .; Zar; Kurtz, Caroline B. (2020-04-08). "İnsan hastalıklarını tedavi etmek için tasarlanmış yeni bir canlı bakteriyel tedavi sınıfı geliştirme". Doğa İletişimi. 11 (1): 1738. doi:10.1038 / s41467-020-15508-1. ISSN  2041-1723. PMC  7142098. PMID  32269218.
  13. ^ "Gen Devreleri Yeni Nesil Hücre ve Gen Tedavilerini Güçlendiriyor". GEN - Genetik Mühendisliği ve Biyoteknoloji Haberleri. 1 Şubat 2020. Alındı 5 Nisan 2020.
  14. ^ "Neden şimdi programlanabilir canlı ilaçlar zamanı: Jim Collins, Aoife Brennan ve Jason Kelly'den içgörüler". SynBioBeta. SynBioBeta. 2 Nisan 2019. Alındı 5 Nisan 2020.
  15. ^ Costa, Kevin (20 Şubat 2019). "Yaşayan ilaçlar: Ginkgo'nun ilaç endüstrisini alt üst eden makinesi". SynBioBeta. SynBioBeta. Alındı 5 Nisan 2020.
  16. ^ Bu makale içerir Metin Mai Thi-Quynh Duong, Yeshan Qin, Sung-Hwan You & Jung-Joon Min tarafından 4.0 TARAFINDAN CC lisans.
  17. ^ Duong, Mai Thi-Quynh; Qin, Yeshan; Sen, Sung-Hwan; Min, Jung-Joon (2019-12-11). "Bakteri-kanser etkileşimleri: bakteri bazlı kanser tedavisi". Deneysel ve Moleküler Tıp. 51 (12): 1–15. doi:10.1038 / s12276-019-0297-0. ISSN  2092-6413. PMC  6906302. PMID  31827064.
  18. ^ Sedighi, Mansour; Zahedi Bialvaei, Abed; Hamblin, Michael R .; Ohadi, Elnaz; Asadi, Arezoo; Halajzadeh, Masoumeh; Lohrasbi, Vahid; Mohammadzadeh, Nima; Amiriani, Taghi; Krutova, Marcela; Amini, Abolfazl (2019-04-05). "Kanserle savaşmak için tedavi edici bakteriler; güncel gelişmeler, zorluklar ve fırsatlar". Kanser Tıbbı. 8 (6): 3167–3181. doi:10.1002 / kam4.2148. ISSN  2045-7634. PMC  6558487. PMID  30950210.
  19. ^ Şarkı, Shiyu; Vuai, Miza S .; Zhong, Mintao (2018-03-15). "Kanser tedavisinde bakterilerin rolü - geçmişte düşmanlar, ancak şu anda müttefikler". Bulaşıcı Ajanlar ve Kanser. 13 (1): 9. doi:10.1186 / s13027-018-0180-y. ISSN  1750-9378. PMC  5856380. PMID  29568324.