С началом использования бактерий в повседневной жизни (изготовление закваски, кефира, йогурта и тд) появилась новая эра в биотехнологии, а точнее в ее отрасли – генной инженерии. Люди стали использовать бактерии повсеместно:
- Для изготовления продуктов питания
- Для изготовления лекарственных препаратов
- Для изготовления бактериальных векторов, которые широко используются и по сей день.
Бактерии предлагают огромный спектр разнообразных векторов, использующихся не только в терапии, но и интегрирующиеся в геном человека. Отличительной характеристикой бактерий является их способность быстрого размножения внутри клетки, что в свою очередь показывает огромное преимущество в медицине. Например, во время лечения разнообразных видов опухолей, бактериальные векторы способны усиливать химиотерапию, а также способны активно бороться с метастазами опухоли и вызывать ее лизис.
Опухоль – это ускоренное дифференциальное деление клеток (клетки делятся с огромной скоростью, чего не должно быть в организме человека и животных), происходящее, к сожалению, по необъяснимым причинам, ведущее к определенному новообразованию в клетках, тканях и органах человека.
Так как до сих пор не изучен механизм возникновения доброкачественной или злокачественной опухолей, а также не всегда выявляется определенная симптоматика заболевания (например, человек или животное могут не знать достаточно долгое время о заболевании). Поэтому данный метод лечения является актуальным и эффективным.
На сегодняшний день, бактериальные штаммы научились активно использовать не только при лечении опухоли, но и во время доставки различных лекарств, так как бактерии, содержащие в своем составе необходимое для лечения лекарство, защищают его от влияния различных токсических и не только метаболитов в организме.
Для того, чтобы доставить определенный ген в эукариотическую клетку, содержащую в своем составе ядро, бактерии необходимо проникнуть в нее и вызвать лизис своих тканей, чтобы высвободить необходимый ген. Такие бактерии относятся к роду Шигелла. После входа в цитоплазму эти бактерии могут деградировать через эндосомальный путь, высвобождая терапевтическую плазмиду, несущую в своем составе определенный ген.
Некоторые виды бактерий используются для доставки в организм человека РНК. Такой метод лечения называется РНК-интерференцией (короткие нити РНК подавляют экспрессию генов патогенов, связываясь их матричной РНК и ингибируя их трансляцию.
В недавнем исследовании бактерии были мобилизованы в качестве самонаводящихся "стрел" для специфической доставки и высвобождения терапевтического лекарства в так называемые «нанофабрики». "Нанофабрики" состоят из рецептора эпидермального фактора роста нацеленного на выработку антитело. Подвижные бактериальные векторы (E. Coli), нацеленные на ускорение процесса эпидермального фактора роста, перемещаются по крови и закрепляются на поверхности таких клеток-мишеней и стимулирует выработку этого фактора роста.
Но для создания таких бактериальных векторов требуются уйма усилий и большие затраты средств. Так как необходимо подыскать правильное сырье, предназначенное для культивирования (накопления биомассы) бактерии, подобрать правильный способ культивирования, так как для анаэробных и аэробных бактерий процессы культивирования разные, отличающиеся подачей или отсутствием кислорода в культиваторах различного типа (барботажные, перемещивающиеся, установки смешанного, колонного, прямоугольного типов), рассчитать определенные условия, подходящие для каждого вида микроорганизмов, чтобы процесс протекал автономно (то есть без участия человека, чтобы не занести контаминацию или загрязнение) – температура культивирования, рН среды, давление в культиваторе, подача воздуха, временное перемешивание среды. А также следует подобрать правильные условия для выделения определённого гена и внедрение его в бактериальную систему, для накопления и дальнейшие процессы хранения подобных препаратов.
Таким образом, бактерии первоначально были использованы в пищевых целях для человека, сейчас же это первоклассная терапия для лечения опухолевых клеток и тканей, а также доставки лекарственного средства в клетки и тканы организма и в клетки и ткани опухоли. Будучи естественным образом приспособленными к самомобилизации в опухолевых клетках, бактерии также вполне поддаются генетической модификации и поэтому способны доставлять как белковую, так и генетическую информацию. Поэтому такая терапия активно проходит клинические и доклинические испытания и активно внедряется в использование в медицине.
