محققان مرکز تنظیم ژنومیک (CRG) و Pulmobiotics S. L اولین "داروی زنده" را برای درمان باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک که روی سطوح ایمپلنت های پزشکی رشد می کنند ایجاد کرده اند. محققان این درمان را با حذف توانایی باکتری‌های رایج در ایجاد بیماری و تغییر کاربری آن برای حمله به میکروب‌های مضر ایجاد کردند.
درمان تجربی بر روی کاتترهای آلوده در شرایط in vitro، ex vivo و in vivo مورد آزمایش قرار گرفت و عفونت‌ها را در هر سه روش آزمایش با موفقیت درمان کرد.به گفته نویسندگان، تزریق این درمان به زیر پوست موش باعث درمان عفونت در 82 درصد از حیوانات تحت درمان شد.
یافته ها اولین گام مهمی برای توسعه درمان های جدید برای عفونت های موثر بر ایمپلنت های پزشکی مانند کاتترها، ضربان سازها و مفاصل مصنوعی است. اینها به آنتی بیوتیک ها بسیار مقاوم هستند و 80 درصد از عفونت های به دست آمده در بیمارستان ها را تشکیل می دهند.
این مطالعه امروز در مجله Molecular Systems Biology منتشر شده است. این کار توسط بنیاد "la Caixa" از طریق فراخوان سلامت CaixaResearch، شورای تحقیقات اروپا (ERC)، پروژه MycoSynVac تحت برنامه تحقیقاتی و نوآوری افق 2020 اتحادیه اروپا، Generalitat de Catalunya و Instituto de Salud Carlos III حمایت شده است..
درمان جدید به طور خاص بیوفیلم ها را هدف قرار می دهد، مستعمرات سلول های باکتریایی که روی یک سطح به هم می چسبند. سطوح ایمپلنت‌های پزشکی شرایط رشد ایده‌آلی برای بیوفیلم‌ها هستند، جایی که ساختارهای غیرقابل نفوذی را تشکیل می‌دهند که از آنتی‌بیوتیک‌ها یا سیستم ایمنی بدن انسان از تخریب باکتری‌های موجود در داخل جلوگیری می‌کند.باکتری های مرتبط با بیوفیلم می توانند هزار برابر بیشتر از باکتری های شناور آزاد در برابر آنتی بیوتیک ها مقاوم باشند.
استافیلوکوکوس اورئوس یکی از شایع ترین گونه های باکتری های مرتبط با بیوفیلم است. عفونت‌های استافیلوکوکوس اورئوس به آنتی‌بیوتیک‌های معمولی پاسخ نمی‌دهند و بیماران را ملزم می‌کند که هر ایمپلنت پزشکی آلوده را با جراحی خارج کنند. درمان‌های جایگزین شامل استفاده از آنتی‌بادی‌ها یا آنزیم‌ها است، اما این درمان‌های طیف وسیعی هستند که برای بافت‌ها و سلول‌های طبیعی بسیار سمی هستند و باعث عوارض جانبی ناخواسته می‌شوند.
نویسندگان این مطالعه فرضیه‌ای را مطرح کردند که معرفی موجودات زنده‌ای که مستقیماً آنزیم‌ها را در مجاورت محلی بیوفیلم‌ها تولید می‌کنند، راه ایمن‌تر و ارزان‌تر برای درمان عفونت‌ها است. باکتری‌ها ناقل ایده‌آلی هستند، زیرا ژنوم‌های کوچکی دارند که می‌توان با استفاده از دستکاری ژنتیکی ساده آنها را اصلاح کرد.
محققان مایکوپلاسما پنومونیه را مهندسی کردند، گونه‌ای رایج از باکتری‌ها که فاقد دیواره سلولی است و آزادسازی مولکول‌های درمانی را که با عفونت مبارزه می‌کنند آسان‌تر می‌کند و در عین حال به آن در فرار از تشخیص از سیستم ایمنی انسان کمک می‌کند.سایر مزایای استفاده از M. pneumoniae به عنوان یک ناقل شامل خطر کم جهش در توانایی های جدید و ناتوانی آن در انتقال هر یک از ژن های اصلاح شده آن به سایر میکروب های ساکن در نزدیکی آن است.
M. پنومونیه ابتدا اصلاح شد تا باعث بیماری نشود. تغییرات بیشتر باعث شد دو آنزیم مختلف تولید کند که بیوفیلم ها را حل کرده و به دیواره سلولی باکتری های تعبیه شده در داخل حمله می کند. محققان همچنین باکتری را به گونه ای اصلاح کردند که آنزیم های ضد میکروبی را به طور موثرتری ترشح می کند.
محققان ابتدا قصد دارند از باکتری های اصلاح شده برای درمان بیوفیلم های ساخته شده در اطراف لوله های تنفسی استفاده کنند، زیرا M. pneumoniae به طور طبیعی با ریه سازگار است. "فناوری ما، مبتنی بر زیست شناسی مصنوعی و بیوتراپی های زنده، به گونه ای طراحی شده است که تمام استانداردهای ایمنی و کارایی را برای کاربرد در ریه رعایت کند و بیماری های تنفسی یکی از اولین اهداف است. چالش بعدی ما رسیدگی به تولید و ساخت در مقیاس بالا است. ماریا لوچ، نویسنده همکار این مطالعه و مدیر ارشد علمی Pulmobiotics می‌گوید، و ما انتظار داریم آزمایش‌های بالینی را در سال 2023 آغاز کنیم.
باکتری های اصلاح شده ممکن است کاربردهای طولانی مدت برای سایر بیماری ها نیز داشته باشند. "باکتری‌ها وسیله‌ای ایده‌آل برای "داروی زنده" هستند، زیرا می‌توانند هر پروتئین درمانی معینی را برای درمان منبع بیماری حمل کنند. یکی از مزایای بزرگ این فناوری این است که پس از رسیدن به مقصد، ناقل‌های باکتریایی تولید مداوم و موضعی را ارائه می‌کنند. پروفسور تحقیقاتی ICREA، لوئیس سرانو، مدیر CRG و یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید: مانند هر وسیله نقلیه‌ای، باکتری‌های ما را می‌توان با محموله‌های مختلف که بیماری‌های مختلف را هدف قرار می‌دهند، اصلاح کرد و در آینده کاربردهای بالقوه بیشتری خواهد داشت.
