新系统使研究人员可以或许研究造就皿中微小组织内的细菌

网络整理 2019-04-21 08:05

哥伦比亚工程公司的研究人员本日在PNAS上陈诉说,他们开拓了一种系统,使他们可以或许在一个造就皿中的微型组织内研究数十到数百个措施性细菌,将研究时间从几个月缩短到几天。作为观念的证明,他们专注于利用称为肿瘤球状体的微型肿瘤测试措施化的抗肿瘤细菌。他们称之为“细菌球状体共造就”的BSCC技能的速度和高通量使肿瘤球体内的细菌可以或许不变发展,从而实现恒久研究。该要领还可用于其他细菌物种和细胞范例。由生物医学工程助理传授Tal Danino率领的团队暗示,据他们所知,

固然Danino的研究小组在本研究中专注于癌症治疗,但他们但愿扩大BSCC以表征各类疾病的细菌疗法,包罗胃肠道疾病和传染。他们的最终方针是活着界各地的诊所利用这些新细菌的疗法。

研究人员将他们的BSCC功效与动物模子中的功效举办了较量,并发明白这些模子中细菌的相似行为。他们还发明,他们的最佳候选药物theta毒素比已往缔造的疗法更有效,证明白BSCC高通量筛选的气力。

工程细菌可以或许智能地感知和应对疾病状态,从传染到癌症,已经成为合成生物学的一个有前景的核心。基因工程东西的快速成长使研究人员可以或许“编程”细胞以执行各类巨大的任务。譬喻,基因网络可以毗连在一起形成遗传回路,个中细胞可以被设计为感知情况并调理它们的行为或发生响应的分子。

最近的研究发明,很多细菌选择性地在体内定植肿瘤,促使科学家将它们设计为可编程载体,换句话说生物“呆板人”,以提供抗癌疗法。研究人员还在开拓新的“智能”药物,通过编程细菌来办理其他疾病,如胃肠道疾病和传染。推进这种“活体药物”的要害是可以或许确定最佳治疗候选药物。

新系统使研究人员可以或许研究造就皿中微小组织内的细菌

研究人员知道,固然很多细菌可以在肿瘤内发展,因为哪里的免疫系统淘汰,细菌会在身体免疫系统活泼的肿瘤外被杀死。受这种机制的开导,他们寻找了一种抗菌剂,可以仿照细菌在球状体外“杀死”效应。

该团队利用BSCC的高通量系统快速表征措施化细菌池,然后迅速缩小治疗用途的最佳候选者。他们发明白一种有效的结肠癌治疗要领,利用新型细菌毒素,θ毒素,并团结减毒细菌鼠伤寒沙门氏菌的最佳药物通报基因回路。他们还发明白新的细菌疗法组合,可以进一步提高抗癌疗效。

“我们利用3D多细胞球体,因为它们归纳综合了人体内发明的条件,如氧气和营养梯度 - 这些不能在传统的2D单层细胞造就中制造出来,”该论文的主要作者Tetsuhiro Harimoto说道。 Danino尝试室的博士生。“另外,3D球体为细菌提供了足够的空间来存活在其焦点,就像细菌在体内定植肿瘤一样,这也是我们在2D单层造就中无法做到的工作。另外,它很容易建造大量的3D球体并使其适应高通量筛选。“

“我们对BSCC的效率很是兴奋,并认为它将真正加快临床利用的工程细菌治疗,”Danino说。“通过团结自动化和呆板人技能,BSCC可以测试大量的治疗要领,以发明有效的治疗要领。由于BSCC的合用范畴很是遍及,我们可以修改系统来测试人体样本以及其他疾病。譬喻,它将有助于我们通过在菜肴中缔造患者的癌症来本性化医疗,并快速确定针对特定个另外最佳治疗方案。“

他们拟定了一项协议,利用抗生素庆大霉素在球体内发展雷同于体内肿瘤的细菌。利用BSCC,他们然后迅速测试了由各类范例的细菌,遗传回路和治疗有效载荷构成的各类措施化抗癌细菌疗法。

然而,尽量今朝的合成生物学东西可以发生大量的措施化细胞,但研究人员依赖基于动物的测试极大地限制了可以测试的治疗要领的数量和速度。事实上,为人类快速设计新疗法的本领远远高出基于动物的测试的吞吐量,从而成为临床翻译的主要瓶颈。

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