Bacterias diseñadas por ingeniería conservan la memoria a largo plazo de la inflamación intestinal y se podrían utilizar como diagnósticos vivos para las enfermedades intestinales crónicas.

El microbioma, afecta a la salud humana y la enfermedad y los investigadores están pensando en nuevas formas de utilizarlos como próxima generación de diagnóstico y terapéutica.

Hoy en día las bacterias del microbioma normal ya se están utilizando en su forma modificada o atenuada en los probióticos. Los científicos explotan la capacidad natural de los microorganismos para detectar y responder a los estímulos relacionados con el medio ambiente y la enfermedad y la facilidad de ingeniería de nuevas funciones en ellos. Esto es particularmente beneficioso en enfermedades inflamatorias crónicas como la enfermedad inflamatoria intestinal (EII) que siguen siendo difíciles de controlar de forma no invasiva. Sin embargo, existen varios desafíos asociados con el desarrollo de diagnósticos y terapias vivas, incluyendo la generación de sensores robustos que no se bloqueen y son capaces de monitorizar a largo plazo las biomoléculas.

Con el fin de utilizar las bacterias del microbioma como biomarcador, su genoma necesita ser modificado con circuitos genéticos sintéticos, o un conjunto de genes que trabajan juntos para lograr una función sensorial o de respuesta. Algunas de estas alteraciones genéticas pueden debilitar o romper los circuitos de señalización normales y ser tóxicas para estas bacterias. Incluso en los casos en que los microbios probióticos toleran los cambios, las células manipuladas pueden tener retardos de crecimiento y ser superadas por otros componentes del microbioma.

Como resultado, las bacterias probióticas y los microbios terapéuticos manipulados se eliminan rápidamente del cuerpo, lo que los hace inadecuados para la monitorización y la modulación de un período largo del ambiente tisular del organismo.

Un equipo del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada dirigido por Pamela Silver, Ph.D., diseñó un poderoso sensor bacteriano con un circuito genético estable en una cepa bacteriana colonizadora que puede registrar la inflamación intestinal durante seis meses en ratones.

Este estudio ofrece una solución a los desafíos anteriores asociados con el diagnóstico de vida y puede acercarlos a su uso en pacientes humanos. Los hallazgos se informan en Nature Biotechnology.

Silver, profesor del Instituto Wyss y también de Elliot T. y Onie H. Adams, profesora de Bioquímica y Biología de Sistemas en la Escuela de Medicina de Harvard, pensó en el intestino como una primera aplicación para este sistema debido a su inaccesibilidad por vía no invasiva y su susceptibilidad a la inflamación en pacientes que sufren de enfermedades crónicas como la EII. "Pensamos en el intestino como una caja negra donde es difícil de ver, pero podemos usar bacterias para iluminar estos lugares oscuros. Hay un gran interés de los pacientes y los médicos que nos empujan a construir sensores para biomarcadores de las condiciones intestinales como EII y cáncer de colon", dijo Silver," Creemos que nuestro trabajo abre posibilidades enormes que pueden aprovechar la flexibilidad y la modularidad de nuestra herramienta de diagnóstico Y ampliar el uso de organismos de ingeniería para una amplia variedad de aplicaciones".