Генно-инженерные бактерии научились синтезировать биомаркеры рака

Генно-инженерные бактерии научились синтезировать биомаркеры рака
Учёные создали генно-инженерные бактерии — кишечные палочки (E. coli), чтобы с помощью них изучить процесс гликозилирования и роль гликанов — разновидности сахаров — в поддержании здоровья, развитии болезней.

Гликаны — сложные молекулы, которые прикреплены к 80% белков человеческого тела. Они необходимы для жизни. Но иногда процесс гликозилирования — присоединения сахаров к белковым молекулам — может нанести вред здоровью и привести к развитию серьёзных заболеваний.

Профессор Мэтью ДеЛиза (Matthew DeLisa), руководитель исследования, объясняет:

Гликозилирование абсолютно необходимо для жизни на нашей планете. Но мы пока ещё знаем об этом процессе очень мало. Мы уделяли много времени изучению генома и протеома — совокупности генов и белков организма. При этом мало изучен гликом — полный набор сахаров, как свободных, так и прикреплённых к другим молекулам. Нам нужны новые инструменты, чтобы продвинуться в изучении этих соединений.

Этим инструментом и стали генетически модифицированные кишечные палочки. Результаты научной работы были опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.

Ранее команда ДеЛизы уже использовала генно-инженерные бактерии для синтеза одного из самых распространённых типов гликопротеинов — N-связанных с аминокислотой аспарагином гликановых структур. В данном исследовании учёные решили получить ещё один распространённый гликопротеин, получаемый путём O-связанного гликозилирования с атомом кислорода аминокислот серина или треонина.

O-связанные гликаны представлены более разнообразными структурами по сравнению с N-связанными. Они имеют большое значение для разработки новых противоопухолевых препаратов, в частности, для лечения рака молочной железы.

Интеллектуальная собственность https://www.euroonco.ru

Новые возможности для борьбы с онкологическими заболеваниями и инфекцией COVID-19

Доктор Аравинд Натараджан (Aravind Natarajan), ведущий автор научного исследования, рассказывает:

Это была сложная работа. Нам нужно было не только создать E. coli всеми необходимыми ферментами для синтеза и присоединения к белкам гликановых структур, но и тщательно перепрограммировать все обменные процессы в бактериальных клетках, чтобы обеспечить наличие важных строительных блоков для создания гликанов, таких как сиаловая кислота. Её добавление к нашим гликопротеинам имело большое значение, так как она играет ключевую роль в прицельном воздействии лекарственных препаратов на определённые клетки.

Когда нормальная клетка превращается в злокачественную, она начинает вырабатывать определённые биомаркеры, в частности, аномально гликозилированные поверхностные белки. Учёные «научили» кишечные палочки синтезировать такие белки, включая аналог одного из биомаркеров злокачественных опухолей — муцина 1.

Мэтью ДеЛиза объясняет:

Гликозилированная версия муцина 1 является одной из приоритетных «мишеней» для воздействия противоопухолевых препаратов. Очень сложно разработать лекарство, которое воздействовало бы на эту «мишень». Имея инструмент для биосинтеза, который мы создали, можно воспроизводить структуру муцина 1, создать направленные против него антитела или непосредственно использовать в качестве средства иммунотерапии при некоторых разновидностях рака.

Интересно отметить, что N- и O-связанные гликаны также были обнаружены в одном из поверхностных белков вируса SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19. Авторы работы надеются, что искусственный синтез гликозилированного белка поможет создать антитела, направленные против этого возбудителя, или вакцину.

Благодаря более ранним разработкам N-связанных гликанов, учёным удалось намного быстрее создать O-связанные. Теперь исследователи планируют воспроизвести белки, в которых присутствуют оба типа гликозилирования.

Процесс создания и лицензирования новых противоопухолевых препаратов занимает очень много времени и сопряжен с массой сложностей. Тем не менее, работа в этом направлении ведётся, и благодаря усилиям множества учёных из разных стран, в последние несколько десятилетий онкология шагнула далеко вперёд. Мы в Европейской клинике следим за инновациями и применяем передовой международный опыт. У нас проводится лечение всеми оригинальными противоопухолевыми препаратами последнего поколения.

Источник: sciencedaily.com.