Przejdź do głównej zawartości

Dobre bakterie i płaszcz superbohatera

dobre bakterie

W jelicie człowieka bytuje tysiące gatunków bakterii. Naukowcy odkryli, że niektóre mogą być swego rodzaju "medykami", bo z powodzeniem leczą choroby przewodu pokarmowego. Część gatunków, widziana jest nawet w roli "rycerzy" w walce z rakiem okrężnicy lub jako wsparcie w leczeniu, a nawet zapobieganiu infekcjom, powodowanym innymi drobnoustrojami, np. C. difficile. Nie ważne, jak dobrze radzą one sobie z naszymi problemami, mają jednak własne. Istnieją bowiem przeszkody stojące na drodze do skutecznej pracy tych „bioterapeutów”. 


Niestety wiele gatunków, które mogą być dla nas pożyteczne, może ulegać uszkodzeniom wywołanym działaniem tlenu. To utrudnia ich namnażanie, przechowywanie i dostarczanie. Wydaje się jednak, że inżynierowie chemicy znaleźli sposób na to, jak temu zaradzić - wynaleźli specjalną powłokę ochronną, którą pokrywają bakterie, co pozwala im przetrwać proces produkcyjny.

Wyniki badań opublikowane zostały w Journal of the American Chemical Society. Naukowcy zastosowali powłokę na szczepie E. coli, a także na innym gatunku, który może pomóc w trawieniu skrobi roślinnej. Zapowiadają oni, że powłoka może być nakładana również na wiele innych gatunków.

„Uważamy, że ta powłoka może być użyta do ochrony praktycznie każdego interesującego drobnoustroju” – ogłosiła Ariel Furst, Raymond and Helen St. Laurent Career Development, profesor inżynierii chemicznej, współautorka wspomnianych badań. Dodała ona, że istnieją mikroby, które mogą pomóc w leczeniu różnych chorób i że należy je chronić w czasie procesu produkcyjnego.

Jak powstała powłoka ochronna?

leczenie bakteriami
Większość drobnoustrojów żyjących w jelitach człowieka jest beztlenowych i mają różny stopień wrażliwości na działanie tlenu. Niektóre owszem, mogą tolerować małe ilości tlenu, podczas gdy dla innych tlen jest on wręcz zabójczy.

Właściwości te utrudniają przeprowadzanie testów dotyczących ich potencjału w leczeniu chorób człowieka, ponieważ bakterie muszą być liofilizowane i zamykane w kapsułki, aby mogły być stosowane terapeutycznie. Z tych powodów Furst i jej koledzy postanowili spróbować ochronić bakterie beztlenowe, powlekając je materiałem wykonanym z jonów metali i związków organicznych zwanych polifenolami.


Gdy polifenole i jony metali zostaną wprowadzone do roztworu, tworzą dwuwymiarowy, przypominający kratkę arkusz. W tym badaniu naukowcy wykorzystali żelazo, które jest bezpieczne do spożycia przez ludzi oraz trzy polifenole, które zostały sklasyfikowane jako GRAS (ogólnie uważane za bezpieczne) przez Agencję ds. Żywności i Leków. Były to: kwas galusowy, kwas garbnikowy i epigallokatechina (EGCG). Wszystkie one znajdują się w herbacie i innych produktach roślinnych.

Jeśli do roztworu doda się również bakterie, materiał samoorganizuje się, tworząc powłokę na komórkach prokaryotycznych. Warstwa okazał się chronić bakterie podczas procesu liofilizacji i produkcji. Naukowcy wykazali, że powleczone komórki były zdrowe i zdolne do wykonywania normalnych czynności komórkowych, chociaż faktycznie, ich wzrost został tymczasowo zahamowany.

Po wystawieniu na działanie kwaśnego środowiska, takiego jak żołądek, powłoka rozpada się i uwalnia bakterie.

Poprawianie bakterii

prozdrowotne bakterie
Jednym ze szczepów, które naukowcy wykorzystali do przetestowania powłoki jest Bacteroides thetaiotaomicron. Gatunek ten wytwarza enzymy wyspecjalizowane w trawieniu węglowodanów i wydaje się występować w większych ilościach w mikrobiomie jelitowym zdrowych ludzi. Jednak dotychczas trudno było zbadać, w jaki sposób bakterie te mogą wpływać korzystnie na zdrowie jako bioterapeutyki, ponieważ są bardzo wrażliwe na tlen. A to stanowiło bardzo dużą trudność. Teraz wydaje się być to bezproblemowe. 

Perspektywy 

Powłoka, która wynaleziono nie wydaje się być ograniczoną w zastosowaniu. Może być również przydatna w rolnictwie, na przykład w działaniach wywołujących zwiększanie odporności upraw na stres. Innym możliwym zastosowaniem powłoki, przytaczanym przez samych autorów pracy jest użycie jej do ochrony drobnoustrojów używanych w szczepionkach. Szczepionka BCG, która składa się z bydlęcej wersji drobnoustroju wywołującego gruźlicę, jest trudna do wyprodukowania i musi być przechowywana w niskich temperaturach. Pokrycie bakterii warstwą ochronną może wyeliminować potrzebę przechowywania ich w chłodni i ułatwić dystrybucję. Takie ułatwienia mogłyby znacząco wpłynąć na dostępność wielu środków terapeutycznych.





Opracowanie: 






Źródło:
Gang Fan, Pris Wasuwanich, Mariela R. Rodriguez-Otero, Ariel L. Furst. Protection of Anaerobic Microbes from Processing Stressors Using Metal–Phenolic Networks. Journal of the American Chemical Society, 2021; DOI: 10.1021/jacs.1c09018

Zdjęcia pochodzą z freepika

Komentarze

Popularne posty z tego bloga

Spermatogeneza + Schemat przebiegu spermatogenezy

Spermatogeneza Definicja procesu Spermatogeneza jest procesem przebiegającym w gonadach osobnika męskiego. Ma on na celu wytworzenie męskich komórek rozrodczych – plemników . Przebieg spermatogenezy ryc. 1. Schemat przebiegu spermatogenezy Podstawą do rozpoczęcia spermatogenezy są pierwotne komórki płciowe zwane też  komórkami prapłciowymi (gonocyty) .  Zawartość materiału genetycznego w tych komórkach to 2n. W stadium płodowym komórki te dzielą się mitotycznie, zwiększając swoją liczbę. Część degeneruje, cześć przechodzi do spoczynku (stadium prespermatogonialne). Ok. 3 miesiąca życia z komórek prapłciowych tworzą się spermatogonia , z których powstają natomiast  spermatocyty I rzędu  – największe komórki ( 3-4 rok życia ). Te ostatnie to komórki z ilością materiału genetycznego 2n, powstałe również w wyniku podziałów mitotycznych. Wydarzenia te są etapem nazywanym  spermatogoniogenezą . Po niej następuje kolejny,  spermatocytogeneza . Rozpoczyna się

Rozmnażanie storczyków - keiki

Storczyki wytwarzają nasiona, jednak ich wysiew i otrzymywanie dorosłej rośliny jest czasochłonne i nie zawsze skuteczne. 

Bluszcz - roślina w kulturze, sztuce, religii

Bluszcz pospolity ( Hedera helix L . ) jest gatunkiem zwanym wiecznie zielonym pnączem. Hedera helix L. należy do rodziny araliowatych ( Araliaceae ) i jest jedynym jej przedstawicielem w polskiej florze. Stanowi on również jedyne polskie pnącze o liściach zimotrwałych. Siedliska posiada on w lasach całej Polski. Podlega on jednak ochronie prawnej, mimo że jest gatunkiem inwazyjnym. Występuje on w całej Europie i Azji Mniejszej.

Aparaty szparkowe

Aparat szparkowy to niezwykle ważny element funkcjonalny rośliny. 

Ajoloty, czyli „węże z łapkami”

Co wyjdzie ze skrzyżowania węża, kreta i dżdżownicy? Komisja etyczna ds. nauki tym się nie zainteresuje, bo coś takiego już istnieje w naturze. W Meksyku żyją 4 endemiczne gatunki gadów z rodziny Bipedidae, przypominające węże z krecimi łapkami.