Способы модификации бактерий

Примеры

Преимущества и ограничения

Биологические

Генно-инженерные технологии

«+»:

• Стабильность генно-инженерных конструкций; хорошая биосовместимость;

• сохранение жизнеспособности и функций бактериальных клеток;

«-»:

• техническая сложность конструирования генно-инженерных штаммов; высокая стоимость;

• недостаточная гибкость в присоединении терапевтических агентов;

• зачастую невысокая эффективность высвобождения терапевтических средств.

Снижение вирулентности бактериального штамма

Штаммы Salmonella typhimurium, ауксотрофные в отношении отдельных аминокислот [44]

Повышение тропности бактерии к опухолевой ткани

Штаммы E. coli экспрессируют специфичные для опухолевых клеток лиганды [45]

Ферментативная активация про-лекарств внутри опухоли

Модифицированный штамм E. coli специфически связывается с гепарансульфат-протеогликаном на поверхности клеток колоректального рака и продуцирует фермент мирозиназу, превращающий про-лекарство глюкозинолат в сульфорафан - соединение, обладающее противоопухолевыми свойствами [46]

Продукция цитотоксичных и/или иммуностимулирующих агентов непосредственно в зоне опухоли

Термочувствительный генно-инженерный штамм E. coli Nissle 1917 вырабатывает терапевтический белок - фактор некроза опухоли α (TNF-α) - внутри опухоли [47];

лишенный факторов вирулентности штамм S. typhimurium экспрессирует проапоптотический цитокин FasL [48]

Химические

Карбодиимидный метод формирования амидной (пептидной) связи между аминогруппой бактериальной стенки и карбоксильной группой лиганда

Нанолипосомы ковалентно пришиты к поверхности M. marinus путем создания амидной связи между активированными карбоксильными группами нанолипосом и аминогруппами бактериальной стенки [49]

«+»:

• Высокая прочность полученных гибридов;

значительная «грузоподъемность»

«-»:

• сложная химия, зачастую требующая предварительной модификации бактерий и присоединяемых компонентов;

• потенциальное влияние на жизнеспособность и функции бактерий, или даже изменение их свойств.

Биотин-стрептавидиновый комплекс

Липосомы, нагруженные паклитакселом, пришиты к поверхности Salmonella typhimurium за счет связывания покрывающего поверхность липосом стрептавидина с биотином на внешнемембранных белках бактерии [50]

Азид-циклооктиновая «клик-реакция»

Наночастицы оксида церия заякорены на поверхности E. coli MG1655 посредством реакции между азо-дибензоциклооктиновым фрагментом цериевого комплекса и азидной группой на клеточной стенке бактерии [51]

Процессы биоминерализации

Магнитотаксические бактерии - класс бактерий, объединенных способностью синтезировать внутри себя магнитосомы, специфические клеточные органеллы, представляющие собой продукты биоминерализации железа или других металлов [52]

Модификация металлоорганическим имидазолатным каркасом

Имидазолатный каркас ZIF-8, нагруженный доксорубицином, формируется на поверхности штамма E. coli MG1655 в результате реакции 2-метилимидазола с сульфатом цинка (II) в присутствии бактерии [53]

Физические

Электростатическое взаимодействие между элементами биогибридных конструкций и бактериальной стенкой

"Сэндвич", инкапсулирующий пробиотический штамм Bacillus coagulans, сформирован чередующимися слоями катионного полисахарида хитозана и анионного полисахарида альгината за счет сил электростатического взаимодействия [54]

«+»:

• Простота процедуры модификации

• универсальность в присоединении различных компонентов

• потенциально незначительное влияние на жизнеспособность бактерий

«-»:

• слабая прочность соединения, потенциально низкая стабильность

• ограниченная «грузоподъемность».