Para peneliti yang dipimpin oleh University of Waterloo telah menemukan cara mengubah bakteri umum menjadi pabrik efisiensi tinggi yang mampu menghasilkan partikel kecil dan kuat untuk pemberian obat, terapi kanker, pengembangan vaksin dan penggunaan biomedis lainnya.
Dipimpin oleh Yilan Liu, seorang profesor rekayasa kimia Waterloo, tim peneliti internasional mengubah bakteri yang ditemukan di usus manusia, atau saluran pencernaan, untuk secara dramatis meningkatkan jumlah nanopartikel berbentuk gelembung yang mereka keluarkan.
Partikel -partikel itu, yang dikenal sebagai vesikel membran bakteri (BMV), secara luas diakui untuk dampak potensial dalam biomedis, tetapi penggunaannya telah diperlambat oleh tantangan, termasuk rendahnya tingkat sekresi alami.
Liu dan timnya menangani masalah itu dengan membuat dua perubahan kunci pada bakteri, termasuk penyisipan protein shell ke dalam membran mereka. Perubahan menghasilkan peningkatan 140 kali lipat dalam hasil BMV, yang sekitar seribu kali lebih kecil dari lebar rambut manusia.
“Strategi ini memungkinkan kami untuk memproduksi BMV dengan efisiensi yang belum pernah terjadi sebelumnya tanpa menggunakan bahan kimia,” kata Liu. “Metode saat ini bergantung pada proses kimia untuk meningkatkan sekresi. Kami telah merekayasa bakteri untuk mengoptimalkan produksi vesikel mereka secara alami, menghasilkan pendekatan yang lebih bersih dan lebih berkelanjutan.”
Pengujian awal mengungkapkan bahwa bakteri yang direkayasa mengaktifkan sistem kekebalan tubuh di usus, membuka jalan bagi pengobatan kondisi medis, seperti penyakit radang usus (IBD), di mana pasien sering memiliki sistem kekebalan yang kurang aktif.
Para peneliti menggunakan pencitraan fluoresensi untuk melacak bakteri rekayasa yang bergerak dari lambung ke usus, membuktikan bahwa mereka dapat digunakan untuk memberikan nutrisi atau obat langsung ke usus.
“Kemajuan rekayasa bakteri ini berpotensi menjadi platform transformatif untuk vaksin generasi berikutnya, terapi dan pengiriman nutrisi,” kata Liu. “Proses baru ini dapat berdampak besar pada kesehatan global dengan membuat perawatan biomedis lebih efisien, mudah diakses, dan terjangkau.”
Langkah selanjutnya bagi para peneliti adalah menerapkan teknik baru mereka pada bakteri patogen, seperti yang digunakan dalam vaksin meningitis, untuk potensi peningkatan produktivitas dan penghematan biaya.
Mereka juga menyelidiki penggunaan BMV sebagai suplemen probiotik untuk meningkatkan penyerapan nutrisi, terutama untuk nutrisi yang larut dalam lemak seperti beta-karoten. Kolaborator untuk proyek itu sekarang sedang dicari.
Liu dan timnya di Waterloo, yang meliputi Dr. Jinjin Chen, bekerja dengan beberapa ilmuwan di Southern University of Science and Technology di Cina dalam penelitian ini.
Studi mereka, bakteri terapeutik yang direkayasa dengan produksi vesikel membran hasil tinggi yang terinspirasi oleh kelengkungan membran eukariotik untuk mengobati penyakit radang usus, baru-baru ini muncul di ACS Nano.
Gambar Teratas: Dr. Jinjin Chen (kiri), seorang peneliti dalam Biologi Sintetis untuk Laboratorium Pembangunan Berkelanjutan dan Penulis Pertama Makalah, dan Teknik Kimia Universitas Waterloo Yilan Liu. (University of Waterloo)
