Система бактериальной атаки управляется с помощью света

Известно, что некоторые бактерии вводят токсины в клетки хозяина с помощью шприцоподобного придатка. Прошлые исследования показали, что мы могли бы использовать такую систему как новый способ доставки лекарств, и теперь ученые из Института Макса Планка разработали способ управления механизмом с помощью света.

Придаток известен как система секреции третьего типа (T3SS), и он используется некоторыми штаммами бактерий, такими как кишечная палочка, сальмонелла, шигелла, иерсинии (семья, вызывающая чуму) и псевдомонады, который ответственен за многие больничные инфекции.

Бактерии нападают на клетку-хозяина и проталкивают несколько тысяч вредоносных белков в клетку через T3SS. Они могут подавлять защитные силы хозяина и способствовать распространению инфекции, а также способствовать развитию таких симптомов, как лихорадка, диарея и боль.

Несмотря ни на что, эта система впрыска эффективна. Поэтому, конечно, ученые пытаются использовать ее в более полезных целях. Всего несколько месяцев назад команда исследователей из института Макса Планка сообщила, что им удалось использовать T3SS, чтобы вместо вредных белков вводить в клетки полезные химические вещества, такие как лекарства.

Но осталась проблема: система не очень точная. Она не различает, в какие клетки вводится лекарство, а просто запускает свою полезную нагрузку в любую клетку, в которую попадают бактерии.

«Как только T3SS связывается с любой клеткой-хозяином, он немедленно запускает свою нагрузку», — говорит Андреас Дипольд, ведущий автор исследования. «Это неблагоприятно для применений в биотехнологии или медицине, где мы хотим ориентироваться на определенные типы клеток, например, в терапии опухолей».

Ключом к этому элементу управления является свет. Оптогенетика — это новая область, где импульсы света на определенных длинах волн могут использоваться для воздействия на определенные молекулярные процессы.

В данном случае исследователи подключили оптогенетический переключатель к динамическому компоненту T3SS. Затем система впрыска может включаться и выключаться импульсами синего света.

Они назвали получившуюся систему LITESEC-T3SS. В лабораторных тестах ученые использовали новую технику для введения флуоресцентных белков в раковые клетки, заставляя их светиться синим цветом.

Хотя это была демонстрация проверки работоспособности механизма, в другом тесте команда исследователей поменяла белок полезной нагрузки на белок, вызывающий гибель клеток, и выпустила его на раковые клетки. Система оказалась эффективной и в уничтожении опухолей.

Исследователи планируют продолжить эксперименты с этой техникой, чтобы увидеть, на что еще она способна. Впереди еще много работы, прежде чем технология LITESEC-T3SS станет жизнеспособной.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.