Geavanceerde bacteriën met toegevoegde voedingsstoffen in het lab van Dr. Liu dat deel uitmaakt van haar onderzoek naar uitgescheiden nanodeeltjes. Credit: University of Waterloo
Onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Waterloo hebben ontdekt hoe u gemeenschappelijke bacteriën kunt veranderen in zeer efficiënte fabrieken die in staat zijn om kleine, krachtige deeltjes te produceren voor medicijnafgifte, kankertherapie, vaccinontwikkeling en ander biomedisch gebruik.
Onder leiding van Dr. Yilan Liu, een professor in de chemische technische technologie, veranderde het internationale onderzoeksteam dat bacteriën in de menselijke darm of maagdarmkanaal veranderde, om het aantal bellenvormige nanodeeltjes dat ze scheiden drastisch te vergroten.
Die deeltjes, bekend als bacteriële membraanblaasjes (BMV’s), worden algemeen erkend voor hun potentiële impact in biomedicine, maar het gebruik ervan is vertraagd door uitdagingen, waaronder een lage mate van natuurlijke secretie.
Liu en haar team hebben dat probleem aangepakt door twee belangrijke wijzigingen aan te brengen in de bacteriën, waaronder het invoegen van een shell -eiwit in hun membranen. De veranderingen resulteerden in een 140-voudige toename van de opbrengst van BMV’s, die ongeveer duizend keer kleiner zijn dan de breedte van een menselijk haar.
“Deze strategie stelt ons in staat om BMV’s met een ongekende efficiëntie te produceren zonder chemicaliën te gebruiken,” zei Liu. “De huidige methoden zijn afhankelijk van chemische processen om de secretie te verhogen. We hebben bacteriën ontworpen om hun blaasje op natuurlijke wijze te optimaliseren, wat resulteert in een schonere, duurzamere aanpak.”
Uit het eerste testen bleek dat de gemanipuleerde bacteriën het immuunsysteem in de darm hebben geactiveerd, waardoor de weg werd vrijgemaakt voor de behandeling van medische aandoeningen, zoals inflammatoire darmaandoeningen (IBD), waarbij patiënten vaak onderactief immuunsysteem hebben.
Onderzoekers gebruikten fluorescentiebeeldvorming om de ontwikkelde bacteriën van de maag naar de darmen te volgen, waaruit bleek dat ze konden worden gebruikt om voedingsstoffen of medicijnen rechtstreeks aan de darm te leveren.
“Deze vooruitgang in bacterie-engineering kan een transformerend platform zijn voor vaccins van de volgende generatie, therapeutica en voedingsstoffen”, aldus Liu. “Dit nieuwe proces kan de wereldwijde gezondheid diepgaand beïnvloeden door biomedische behandelingen efficiënter, toegankelijker en betaalbaarder te maken.”
De volgende stap voor onderzoekers is het toepassen van hun nieuwe techniek op pathogene bacteriën, zoals die die worden gebruikt in het vaccin van meningitis, voor potentiële productiviteitsverhogingen en kostenbesparingen.
De bevindingen zijn gepubliceerd in het dagboek ACS nano.
Ze onderzoeken ook het gebruik van BMV’s als probiotische supplementen om de absorptie van voedingsstoffen te verbeteren, vooral voor in vet oplosbare voedingsstoffen zoals bètacaroteen. Er worden nu medewerkers voor dat project gezocht.
Meer informatie:
Jinjin Chen et al, gemanipuleerde therapeutische bacteriën met productie van membraanblaasjes met hoge opbrengst geïnspireerd door eukaryotische membraankromming voor de behandeling van inflammatoire darmaandoeningen, ACS nano (2025). Doi: 10.1021/acsnano.4c13069
Dagboekinformatie:
ACS nano
Verstrekt door de Universiteit van Waterloo
