Sciencemag.cz
Related Articles
Měchovci jsou střevní paraziti patřící mezi hlístice. V tropických oblastech infikují stovky milionů lidí. Vyvinuli tak, aby přežívali v lidském střevě po celá léta a vylučovali molekuly, které jim umožňují koexistenci s hostitelem. Nyní vědci z Washington University School of Medicine v St. Louis využili tento mechanismus ve prospěch člověka a geneticky upravili měchovce druhu Ancylostoma ceylanicum tak, aby produkoval a dodával lék uvnitř živého hostitele.
Modifikace sloužící k ověření (proof-of-concept) techniky byla navržena tak, aby produkovala protilátku neutralizující tetrodotoxin, smrtelný neurotoxin produkovaný ryby fugu a jinými mořskými živočichy. Po kolonizaci zvířecího hostitele modifikovanými měchovci paraziti produkovali antitoxin a vylučovali jej do krevního řečiště, čímž toxin skutečně částečně deaktivovali.
Tento přístup k výrobě a podávání léků by pole studie mohl představovat dlouhodobé řešení celé řady zdravotních potřeb, od chronických onemocnění vyžadujících nepřetržitou léčbu až po expozici toxickým látkám v odlehlých oblastech bez dostupné lékařské péče.
Měchovci již byli zkoumáni z hlediska možné léčby zánětlivých onemocnění střev, jako je ulcerózní kolitida, a to na základě důkazů, že protizánětlivé molekuly, které červi vylučují, mohou tlumit imunitní reakce vyvolávající příslušné patologické stavy. Makedonka (vlastní jméno) Mitreva z WashU Medicine a její kolegové se rozhodl na tomto základě dále stavět a geneticky upravit červa tak, aby vylučoval léčivo podle výběru výzkumníků.
Atraktivita měchovců pro dlouhodobou výrobu a dodávku léků vyplývá z jedné jejich biologické zvláštnosti. Když je člověk infikován kontrolovaným počtem larev měchovců, které lze podávat perorálně ve formě tablety nebo přes kůži jako krém, červi migrují do tenkého střeva a usazují se tam, často na několik let. Protože se nemohou v hostiteli množit, počet červů zůstává neměnný a infekce zůstává pod kontrolou. Pokud je někdy nutné infekci vyléčit, jediná dávka perorálního antiparazitika vyhubí měchovce do 24 hodin.
Ačkoli přirozená infekce měchovcem může u zdravých dospělých vyvolat pouze mírné zažívací potíže, chronická infekce velkým počtem měchovců může být nebezpečná pro děti, těhotné ženy a podvyživené či jinak ohrožené osoby, což může vést k anémii, zpomalenému růstu a vývoji, komplikacím v těhotenství a – v extrémních neléčených případech – k srdečním potížím či smrti. To podtrhuje důležitost přísné kontroly infekce pro terapeutické účely, což je možné díky neschopnosti červů rozmnožovat se, aniž by strávili část svého životního cyklu v půdě.
Protilátka vybraná pro tuto studii neutralizovala tetrodotoxin, paralyzující a potenciálně smrtelný toxin, na který dosud neexistuje protijed. Projekt s sebou nesl významné technické překážky: nástroje pro úpravu genů, které fungují u jiných organismů, nebyly přizpůsobeny pro měchovce a nikdo dosud nedosáhl stabilní genetické modifikace u těchto druhů.
Rozsáhlá data shromážděná během dosavadního výzkumu měchovců však pomohla vědcům pochopit biologii organismu od buněčné až po genetickou úroveň, což jim umožnilo najít vhodnou pozici v genomu pro vložení nového genu nesoucího instrukce k produkci nového antitoxinu. Zásadní bylo zajistit, aby vložení nenarušilo aktivitu okolních genů a podnítilo červa k vylučování antitoxinu do hostitele.
Úsilí bylo úspěšné. Krev odebraná křečkům infikovaným geneticky modifikovanými měchovci částečně neutralizovala tetrodotoxin, zatímco krev zvířat infikovaných nemodifikovanými červy žádnou neutralizační schopnost neměla.
Červ nachází ve střevě a značná část toho, co vylučuje, tam zůstává, místo aby se dostalo do krevního oběhu. Autoři studie proto předpokládají, že koncentrace terapeutických molekul ve střevě mohou být podstatně vyšší než ty, které byly zjištěny v krevním oběhu, což činí tuto platformu vhodnou pro terapie zaměřené na střevo.
Mezi onemocnění, která M. Mitreva považuje za vhodné kandidáty, patří zánětlivá onemocnění střev, včetně Crohnovy choroby a ulcerózní kolitidy, a potravinové alergie.
Zdroj: Washington University v St. Louis / Phys.org, přeloženo / zkráceno
