บาคาร่าเว็บตรง แบคทีเรียที่ออกแบบแล้วหลบเลี่ยงระบบภูมิคุ้มกัน ระบบปิดบัง: แบคทีเรียที่ออกแบบทางวิศวกรรมหลบเลี่ยงระบบภูมิคุ้มกันโดยใช้ระบบห่อหุ้มที่เข้ารหัสทางพันธุกรรม วิธีนี้ถูกใช้เพื่อเพิ่มการนำส่งแบคทีเรียที่ใช้รักษาโรคสำหรับการรักษามะเร็ง การบำบัดด้วยแบคทีเรีย ซึ่งแบคทีเรียที่มีชีวิตใช้ในการส่งยาหรือน้ำหนักบรรทุกอื่นๆ เพื่อฆ่าเซลล์มะเร็ง อาจให้การรักษาทางเลือกสำหรับมะเร็งหลายชนิด
เมื่อแบคทีเรียแทรกซึมเข้าสู่ร่างกายมนุษย์
ระบบภูมิคุ้มกันจะกระตุ้นกลไกการต่อสู้กับสารแปลกปลอม โดยผลที่ตามมาของเหตุการณ์ดังกล่าวจะขึ้นอยู่กับศักยภาพของแบคทีเรีย อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียโปรไบโอติกบางชนิด เช่นEscherichia coli Nissle 1917 (EcN) สามารถต้านทานแนวป้องกันของระบบภูมิคุ้มกันได้ง่าย นี่อาจเป็นปัญหาได้หากมีการพิจารณาแบคทีเรียดังกล่าวเพื่อใช้ในการรักษา
แบคทีเรียที่มีชีวิตสามารถสร้างขึ้นเพื่อต่อต้านระบบภูมิคุ้มกัน ส่งผลให้เกิดผลลัพธ์ที่เป็นไปได้สองประการ: การประนีประนอมในระบบภูมิคุ้มกันหลังจากส่งแบคทีเรีย และแบคทีเรียที่มีชีวิตทำให้เกิดพิษต่อเซลล์เจ้าบ้าน กว่าทศวรรษที่ผ่านมา นักวิจัยได้สำรวจการลดความเป็นพิษจากแบคทีเรียที่มีชีวิตโดยการลบส่วนทางพันธุกรรมของแบคทีเรียที่อาจทำให้เกิดความเป็นพิษ แต่สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การกลายพันธุ์ที่ไม่ต้องการในตัวแบคทีเรียและอาจลดประสิทธิภาพการรักษาลงอย่างมาก
การปรับพื้นผิวที่ปรับได้: การห่อหุ้มที่ตั้งโปรแกรมได้ช่วยให้แบคทีเรียสามารถหลบเลี่ยงการโจมตีของภูมิคุ้มกันได้ ทีมวิศวกรจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้กำหนดแนวทางที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มการส่งมอบแบคทีเรียที่ออกแบบทางวิศวกรรมที่มีชีวิตเข้าสู่เซลล์ ในขณะเดียวกันก็รักษาความสมบูรณ์ของแบคทีเรียและลดความเป็นพิษให้น้อยที่สุด
รายงานการค้นพบของพวกเขาในเทคโนโลยีชีวภาพ
ธรรมชาตินักวิจัยได้อธิบายถึงวิธีการเคลือบแบคทีเรียที่ออกแบบด้วยสารโพลีแซ็กคาไรด์แบบแคปซูล (inducible capsular polysaccharide – iCAP) ซึ่งตอบสนองอย่างชาญฉลาดเมื่อส่งเข้าสู่ร่างกาย
Capsular polysaccharide (CAP) เป็นชั้นของโมเลกุลของน้ำที่เคลือบพื้นผิวของแบคทีเรียตามธรรมชาติและทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันการติดเชื้อจากต่างประเทศ ด้วยการแปลง CAP เป็น iCAP นักวิจัยสามารถใช้สิ่งเร้าภายนอกที่ตั้งโปรแกรมได้ ซึ่งช่วยให้แบคทีเรียที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมสามารถหลบเลี่ยงการโจมตีของภูมิคุ้มกัน อยู่รอดได้เป็นระยะเวลานานในสภาพแวดล้อมที่เป็นโฮสต์ และให้ปริมาณการรักษาที่ยอมรับได้
นำทางแบคทีเรีย เซลล์มะเร็งมีความสามารถตามธรรมชาติในการหลบเลี่ยงระบบภูมิคุ้มกัน ซึ่งเป็นหนึ่งในลักษณะเด่นที่สำคัญของมะเร็ง เนื่องจากแบคทีเรียที่ผ่านกระบวนการทางวิศวกรรมยังจำเป็นต่อการหลบเลี่ยงการโจมตีของภูมิคุ้มกัน การกำหนดเป้าหมายแบคทีเรียไปยังเนื้องอกจึงกลายเป็นงานที่ยากลำบาก ซึ่งต้องใช้การออกแบบที่ซับซ้อนอย่างมากเพื่อให้สามารถแปลเป็นภาษาท้องถิ่นของแบคทีเรียในเนื้องอกได้อย่างเพียงพอ
นักวิจัยใช้ประโยชน์จากวงจรยีนสังเคราะห์เพื่อควบคุมวิธีที่แบคทีเรียโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมโดยรอบแบบไดนามิกโดยใช้ iCAP นอกจากการป้องกันแรงกดดันจากสิ่งแวดล้อมและสร้างเกราะป้องกันผนังแบคทีเรียแล้ว CAP ยังได้รับรายงานว่ามีบทบาทสำคัญในการตรวจจับการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน เพื่อควบคุมการแสดงออกของ CAP ผู้เขียนได้แนะนำตัวเหนี่ยวนำโมเลกุลขนาดเล็กที่เรียกว่า IPTG การเหนี่ยวนำของ CAP ด้วย IPTG ปรับปฏิสัมพันธ์ของแบคทีเรียกับสารต้านจุลชีพที่ไหลเวียน แบคทีเรีย กรด และระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์
ระบบ iCAP สำหรับการใช้งานมะเร็ง
ในขณะที่การบำบัดด้วยแบคทีเรียสำหรับโรคมะเร็งยังคงดำเนินต่อไป การพัฒนาระบบที่แข็งแกร่งสำหรับการฆ่าเนื้องอกทั้งหมดอาจดูเหมือนผ่านไม่ได้ อย่างไรก็ตาม ในจุดเริ่มต้น นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าระบบ iCAP สามารถควบคุมการนำส่งการรักษาในแบบจำลองเมาส์ได้
เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของ iCAP นักวิจัยได้ตรวจสอบความสามารถในการดำรงชีวิตของแบคทีเรียในเลือดครบส่วนของมนุษย์ก่อน พวกเขาพบว่าแบคทีเรียที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมสามารถอยู่รอดได้นานกว่าแบคทีเรียที่มี CAP ตามธรรมชาติอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ หลังจากที่ให้หนูทดลองที่มีแบคทีเรีย iCAP พวกเขาสังเกตเห็นการตอบสนองการอักเสบที่ต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับแบคทีเรียที่ไม่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม
การกระจายตัวของแบคทีเรีย
การกระจายตัวทางชีวภาพของแบคทีเรีย: ภาพเรืองแสงแสดงการกระจายตัวของแบคทีเรียที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมในเมาส์รุ่นต่างๆ ลูกศรสีขาวแสดงตำแหน่งของการฉีดแบคทีเรีย ลูกศรสีดำแสดงการเคลื่อนย้ายของแบคทีเรียหลังการให้ IPTG (มารยาท: CC BY 4.0/ Nat. Biotechnol. 10.1038/s41587-022-01244-y)
ในหนูที่มีเนื้องอก iCAP ยังช่วยให้ย้ายแบคทีเรียที่ใช้รักษาโรคไปเป็นเนื้องอกส่วนปลายจำนวนมากทั่วร่างกาย โดยมีการค้ามนุษย์เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับแบคทีเรียตามธรรมชาติ นอกจากนี้ การส่งมอบโครงสร้าง EcN iCAP ที่ออกแบบมาเพื่อผลิตสารพิษต้านเนื้องอกทำให้การเติบโตของเนื้องอกในหนูลดลง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการรักษา
“โดยปกติ TPV ตั้งเป้า bandgaps ที่ประมาณ 0.7 eV โดยมีอุณหภูมิแหล่งกำเนิดต่ำกว่า 1300 °C” LaPontin กล่าวต่อ “เนื่องจากมี ‘บทลงโทษ’ ที่เกือบจะคงที่ คุณจะต้องจ่ายสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ผลิตขึ้น การย้ายไปใช้ bandgaps ที่สูงขึ้น (จาก 1.0 ถึง 1.4 eV) ถือเป็นข้อได้เปรียบ อันที่จริง เมื่อคุณย้ายไปยังแถบความถี่ที่สูงกว่า คุณจะได้รับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น และบทลงโทษจะกลายเป็นส่วนเล็กๆ ของแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด ซึ่งจะนำไปสู่ประสิทธิภาพโดยรวมที่สูงขึ้น”
ปัจจัยอื่น ๆ ที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพสูงของอุปกรณ์ ได้แก่ การใช้ตัวสะท้อนแสงพื้นผิวด้านหลังที่มีการสะท้อนแสงสูงเพื่อส่งรังสี sub-bandgap กลับไปยังแหล่งความร้อนตลอดจนเทคนิคการประดิษฐ์คุณภาพสูงที่พัฒนาขึ้นที่ NREL LaPontin กล่าว บาคาร่าเว็บตรง
