211service.com
Virksomheder satser på designerbakterier som en ny måde at behandle sygdom på
Engang næste år kunne frivillige i USA begynde at sluge kapsler proppet med gensplejsede E coli .
De eksperimentelle piller, designet af Synlogic , en opstart af syntetisk biologi i Cambridge, Massachusetts, indeholder bakterier designet til at behandle en sjælden stofskiftesygdom ved at genkende, når de når en persons mave og derefter opsuge store mængder ammoniak.
Behandlingen, der er planlagt til dens første kliniske test i løbet af 2017, er et tidligt eksempel på, hvad virksomhedens grundlæggere kalder syntetiske biotika - eller tarmbakterier udstyret med genetiske programmer, der giver dem mulighed for at fornemme noget, der foregår i kroppen og derefter foretage en handling, som f.eks. levere et lægemiddel eller frigive et farvet kemikalie, der er nyttigt i en diagnostisk test.
Ideen om at sluge genetisk modificerede bakterier kan virke underlig. Men specialbyggede bakterier kan være en ny måde at overtage fysiologiske funktioner, som folks egen krop ikke kan udføre, hvis de er syge, og en erstatning for piller eller injektioner.
Ændring af bakterier til stoffer
Ernest Pharmaceuticals, Amherst, Massachusetts
Konstrueret salmonella til behandling af kræft
GenCirq, San Diego
Kræftdræbende bakterier
Synlogic, Cambridge, Massachusetts
E coli piller mod forskellige sygdomme
Trayer Biotherapeutics, Rockville, Maryland
Yoghurtbakterier til behandling af phenylketonuri
ActoGenix/Intrexon, Gent, Belgien
Test af GM-bakteriepiller i Europa
De smarte bakterier kunne være den første medicinske brug af en form for syntetisk biologi, der blev populært af Synlogic-medstifter og MIT-professor James Collins, startende i 2000. Det år konstruerede Collins, som tog udgangspunkt i elektronik, hvad der i bund og grund er en vippekontakt i E coli -et kredsløb, der involverer to gener, der kunne flip-flop mellem tilstande. Det var en smart demonstration, og kort efter annoncerede Princeton-forskere, at de havde lavet en fluorescerende bakterie, der kunne blinke til og fra.
Ideen var at programmere celler til at udføre alle mulige nye og nyttige funktioner. Det viste sig uimodståeligt - der har været utallige ekspertpaneler, bl.a TED Talk , og en international studenterkonkurrence .
Men Synlogics plan for en genetisk modificeret pille er en af de første konkrete medicinske anvendelser af sådanne ideer. Det involverer sletning og tilføjelse af flere gener til en harmløs stamme af E coli , tarmbakterien, så den udvikler en uudslukkelig appetit på ammoniak, dannet af det kvælstof, vi får ved at spise protein.
Normalt bliver ekstra nitrogen omdannet til urinstof, og vi tisser det bare væk. Men nogle mennesker kan ikke behandle det hurtigt nok. De ender i stedet med ammoniakniveauer, der kan være giftige nok til at dræbe nyfødte og hos børn og voksne kan forårsage delirium og vred adfærd. Synlogics E coli ville tage ammoniak og omdanne det til arginin, en harmløs aminosyre.
En person ville sandsynligvis sluge en kapsel en gang om dagen indeholdende omkring 100 milliarder bakterier, siger J.C. Gutierrez, virksomhedens administrerende direktør. Virksomheden har indtil videre rejst 70 millioner dollars, blandt andet fra Atlas Venture, investeringsfirmaet, der også samlede startup'ets stiftende team.
Det er ikke kun sjældne sygdomme, der er målrettet med redesignede bakterier. Startups som Ernest Pharmaceuticals , for nylig dannet af professor ved University of Massachusetts, Neil Forbes, planlægger at bekæmpe kræft ved hjælp af salmonella, en bakterie, der er bedst kendt for at forårsage madforgiftning, der også har en vane med at samle sig i tumorer.
Forbes mener, at bakterierne kan programmeres til at genkende, at de er i en tumor og frigive anti-cancer-lægemidler, der er for giftige til at blive givet som en injektion.
Tidligere har en europæisk virksomhed, ActoGenix, testet piller, der indeholder genetisk modificerede bakterier, men ingen GM-kimpille er endnu kommet til salg, og ideen er stadig ny nok til, at der ikke er enighed om, hvad man skal kalde sådanne lægemidler. U.S. Food and Drug Administration har udpeget dem som levende bioterapeutiske produkter.
I øjeblikket venter så mange som otte til 10 GM-fejl på grønt lys fra FDA til tidlig test i USA, vurderer Yamil Hernandez, medstifter af Trayer Biotherapeutics, en startup i Maryland, der har til hensigt at udvikle en yoghurtbakterie, lactobacillus, til at indtage phenylalanin, en ingrediens i mælk, nødder og Coke Zero og andre diætsodavand, som nogle mennesker ikke kan fordøje. Hernandez siger, at en kim, der er designet til at metabolisere den, kan drysses som et pulver på maden.
Det er ligesom sulten, sulten flodhest, bare med en meget stærk præference for phenylalanin, siger han.
Brug af bakterier som behandling er ikke nyt for medicin. Vaccinen mod tuberkulose er lavet med svækkede bakterier. Og det amerikanske probiotikamarked - de piller og yoghurt i helsekostbutikker, der indeholder sunde tarmbakterier - er 3,5 milliarder dollars værd.
Men ingen er helt sikker på, hvordan man regulerer en GM-pille, hvis indhold både er levende og sandsynligvis ender i toiletkumme. Gutierrez siger i nogle tilfælde, afhængigt af hvordan kimen er modificeret, at U.S. Environmental Protection Agency kan blive nødt til at melde sig ud ud over FDA.
En risiko er, at bakterier kan udveksle DNA med hinanden, hvilket betyder, at virksomheders genetiske ændringer kan ende i en helt anden organisme. I praksis siger videnskabsmænd, at organismer med konstruerede genomer har ringe chancer mod deres vilde bakteriesøskende. Kimene dør normalt, og deres genetiske last uddør.
Synlogic siger, at dets bakterier har nogle ekstra funktioner programmeret ind i genomet, der gør dem sikrere. Gutierrez siger, at ammoniak-spiseprogrammet kun vil blive aktiveret i et miljø med lavt iltindhold som den menneskelige tarm. Det er også afhængigt af et næringsstof, thymidin, som ikke findes i høje niveauer i fordøjelseskanalen. Han siger, at på grund af dette vil bakterierne kun dele sig én gang, før de dør.