แบคทีเรียและจุลินทรีย์อื่นๆ ที่อาศัยอยู่ภายในลำไส้ของมนุษย์นับล้านล้านสามารถส่งผลกระทบต่อความเจ็บป่วยเรื้อรังต่างๆ ของมนุษย์ รวมถึงโรคอ้วน เบาหวานชนิดที่ 2 หลอดเลือด มะเร็ง โรคไขมันพอกตับที่ไม่มีแอลกอฮอล์ และโรคลำไส้อักเสบ
โรคมากมายเกี่ยวข้องกับความไม่สมดุลหรือความผิดปกติในไมโครไบโอมในลำไส้ แม้แต่ในโรคที่ไม่เกี่ยวข้องกับไมโครไบโอม จุลินทรีย์ในลำไส้ยังเป็นจุดสำคัญในการเข้าถึงที่ช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนระบบทางสรีรวิทยาได้หลายอย่าง
การปรับเปลี่ยนเพื่อแก้ไข หรือแม้แต่รักษาสภาวะเหล่านี้ ได้ก่อให้เกิดความสนใจอย่างมาก ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาของการบำบัดด้วยแบคทีเรียที่มีชีวิต (LBTs) แนวคิดหนึ่งที่อยู่เบื้องหลัง LBTs คือการสร้างโฮสต์แบคทีเรียหรือแชสซีเพื่อผลิตยารักษาโรคที่สามารถซ่อมแซมหรือฟื้นฟูการทำงานของจุลินทรีย์ที่ดีต่อสุขภาพและความหลากหลายของ
ความพยายามที่มีอยู่ได้มุ่งเน้นไปที่การใช้สายพันธุ์แบคทีเรียโปรไบโอติกจากตระกูลแบค เท อรอยเดส หรือ แลคโตบาซิลลัส หรือ Escherichia coli ที่ใช้มานานหลายทศวรรษในห้องปฏิบัติการเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม ความพยายามเหล่านี้ส่วนใหญ่ล้มเหลวเนื่องจากแบคทีเรียที่ได้รับการออกแบบมาโดยทั่วไปจะไม่รอดจากสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตร
การไม่สามารถปักชำหรือแม้กระทั่งเอาชีวิตรอดในลำไส้ได้จำเป็นต้องมีการบริหารซ้ำของสายพันธุ์แบคทีเรียเหล่านี้บ่อยครั้ง และมักจะให้ผลที่ไม่สอดคล้องกันหรือไม่มีผลเลย ปรากฏการณ์นี้อาจเห็นได้ชัดเจนที่สุดในผู้ที่ใช้โปรไบโอติก ซึ่งแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์เหล่านี้ไม่สามารถแข่งขันกับจุลินทรีย์ในท้องที่และส่วนใหญ่จะหายไปอย่างรวดเร็ว
Amir Zarrinpar, MD, PhD, ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านการแพทย์ของ UC San Diego School of Medicine และ gastroenterologist กล่าวว่า “การขาดการแทรกซึมทำให้เกิดการจำกัดการใช้ LBTs สำหรับภาวะเรื้อรังสำหรับผลการรักษาหรือเพื่อศึกษาการทำงานเฉพาะใน microbiome ในลำไส้ ที่ UC San Diego Health “การทดลองในมนุษย์ที่เผยแพร่โดยใช้ LBT ที่ออกแบบมาได้แสดงให้เห็นถึงความปลอดภัย แต่ยังต้องแสดงให้เห็นถึงการกลับรายการของโรค เราเชื่อว่านี่อาจเป็นเพราะปัญหาเกี่ยวกับการล่าอาณานิคม”
ในการศึกษาพิสูจน์แนวคิดซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 4 สิงหาคม พ.ศ. 2565 ฉบับออนไลน์ของ Cell , Zarrinpar และเพื่อนร่วมงานที่ University of California San Diego School of Medicine รายงานว่าได้เอาชนะอุปสรรคดังกล่าวโดยใช้แบคทีเรียพื้นเมืองในหนูเป็นแชสซีสำหรับส่งยีน มีความสามารถในการกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงการรักษาในลำไส้อย่างถาวรและอาจเป็นไปได้แม้กระทั่งการย้อนกลับของโรค
โดยใช้วิธีนี้ กลุ่มพบว่าพวกเขาสามารถให้การรักษาในระยะยาวในรูปแบบเมาส์ที่เป็นเบาหวานชนิดที่ 2
Zarrinpar กล่าวว่าในทางทฤษฎีแล้ว “ด้วยเหตุนี้จึงข้ามอุปสรรคเกือบทั้งหมดของการปลูกถ่าย และทำให้มันเป็นแชสซีในอุดมคติสำหรับการส่งมอบการรักษา”
ในการศึกษา ทีมวิจัยแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถนำสายพันธุ์ E. coli พื้นเมืองมาสู่เจ้าบ้านและออกแบบให้ถ่ายทอดยีนที่ส่งผลต่อสรีรวิทยาของมันได้ เช่น ระดับน้ำตาลในเลือด จากนั้นจึงนำแบคทีเรียพื้นเมืองที่ดัดแปลงแล้วกลับเข้าไปในลำไส้ของหนู
หลังจากการ รักษา เพียงครั้งเดียว Zarrinpar กล่าวว่าแบคทีเรียพื้นเมืองที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมถูกฝังอยู่ในลำไส้ตลอดอายุขัยของหนูที่ได้รับการรักษา รักษาการทำงานและกระตุ้นการตอบสนองของระดับน้ำตาลในเลือดที่ดีขึ้นเป็นเวลาหลายเดือน นักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าวิศวกรรมแบคทีเรียที่คล้ายคลึงกันสามารถทำได้ใน เชื้อ E. coli ของ มนุษย์
“งานชิ้นนี้เป็นขั้นตอนที่น่าตื่นเต้นในการแสดงให้เห็นว่าการบำบัดด้วยแบคทีเรียที่มีชีวิตสามารถใช้ในการรักษาหรืออาจแม้กระทั่งรักษาอาการเรื้อรัง” ผู้เขียนคนแรกของการศึกษา Baylee Russell ซึ่งปัจจุบันเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าว
“โดยหลักการแล้ว การบำบัดด้วยแบคทีเรียที่มีชีวิตอาจเป็นทางเลือกที่ค่อนข้างไม่รุกราน มีความเสี่ยงต่ำ และคุ้มค่าสำหรับการรักษาโรคหลายชนิด มีค่าควรแก่การสำรวจเพิ่มเติม ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำ แต่จะน่าตื่นเต้นที่ได้เห็นเทคโนโลยีนี้ขยายตัวในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า”
Zarrinpar กล่าวว่าความไม่เต็มใจของบางกลุ่มที่จะใช้แบคทีเรียพื้นเมืองที่ไม่เป็นที่รู้จักมากกว่าสายพันธุ์ในห้องปฏิบัติการที่เป็นที่รู้จักกันดีนั้นได้รับแรงหนุนจากข้อสันนิษฐานว่ายากที่จะเพาะเลี้ยงและปรับเปลี่ยนแม้ว่าผู้เขียนศึกษาจะสังเกตว่าการศึกษาล่าสุดได้แสดงให้เห็นว่าสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างสม่ำเสมอมากขึ้นโดยใช้ที่ใหม่กว่า วิธีการ
“แต่ละขั้นตอนที่เราใช้หรืออธิบายไม่ได้ยากเป็นพิเศษ แต่เมื่อรวมกันแล้ว สิ่งเหล่านี้ก็แปลกใหม่ พวกเขาแสดงให้เห็นชัดเจนว่าเราสามารถบรรลุสิ่งที่ยังไม่บรรลุผลได้ด้วยวิธีการทางชีววิทยาสังเคราะห์อื่นๆ” Zarrinpar กล่าว “นั่นคือการปรับเปลี่ยนการทำงานของสภาพแวดล้อมของลำไส้เล็กเพื่อสร้างผลกระทบทางสรีรวิทยาอย่างต่อเนื่อง”
ผู้เขียนร่วม ได้แก่ Steven D. Brown, Nicole Siguenza, Irene Mai, Anand R. Saran, Amulya Lingaraju, Erica Maissy, Ana C. Dantas Machado, Antonio FM Pinto, Concepcion Sanchez, Leigh-Ana Rossitto, Yukiko Miyamoto, R. Alexander Richter, Lars Eckmann, Jeff Hasty, David J. Gonzalez และ Rob Knight ทั้งหมดที่ UC San Diego; Samuel B. Ho, UC San Diego และ VA Health Sciences; และ Alan Sagatelian สถาบัน Salk เพื่อการศึกษาทางชีววิทยา
