Engineering probiotics for tuberculosis therapy
用于结核病治疗的工程益生菌
基本信息
- 批准号:10629371
- 负责人:
- 金额:$ 23.39万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-06-01 至 2025-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAntibioticsAntimycobacterial AgentsAutomobile DrivingBacteriaBiological AssayCellsCessation of lifeCoculture TechniquesCombined AntibioticsComplementCouplingCutaneousDataDiseaseDrug Delivery SystemsDrug resistanceEngineered ProbioticsEngineeringEnvironmentEscherichia coliEuthanasiaGeneticGenetic EngineeringGenetic ProgrammingGenus MycobacteriumGranulomaGranulomatousGranulomatous diseaseGrowthHistologicHomeHypoxiaImmune responseIn VitroIndividualInfectionInfiltrationIntelligenceLibrariesMacrophageMeasuresMedicineMicrobeMicroscopyModelingMolecularMonitorMusMycobacterium InfectionsMycobacterium marinumMycobacterium tuberculosisNecrosisOrganPathogenicityPathologicPeptidesPersonsPredispositionProbioticsProductionProliferatingProteinsRecombinantsReporterReporter GenesResistanceSafetySiteSolid NeoplasmSpecificityT-LymphocyteTechniquesTestingTherapeuticTherapeutic AgentsTimeTissuesToxic effectTreatment EfficacyTuberculosisVirulentWorkantimicrobialcancer therapyclinically relevantdelivery vehicledensitydesigndraining lymph nodein vivoin vivo imaging systeminterestmouse modelmycobacterialneutrophilnovelnovel strategiespathogensafety testingsmall moleculesynergismsynthetic biologytherapeutic candidatetherapeutic evaluationtherapeutic proteintooltreatment durationtuberculosis granulomatuberculosis treatmenttumortumor microenvironmenttwo-dimensional
项目摘要
PROJECT SUMMARY
The engineering of living cells and microbes is driving a new era of medicine. This transformative approach
allows for the genetic programming of living cells to intelligently sense and respond healthy and diseased envi-
ronments in the body. Bacteria have specifically generated significant recent interest due to their genetic tracta-
bility and ability to infiltrate disease sites. A multitude of studies have shown bacterial delivery of therapeutic
payloads selectively into tumor cores, demonstrating specificity and efficacy that is otherwise unattainable with
molecular-based therapeutics. Given this paradigm in cancer therapy, bacteria present a unique opportunity to
be engineered as intelligent delivery vehicles to inaccessible disease sites.
We recently discovered that probiotic E. coli Nissle 1917 (EcN) selectively home to granulomas, pathological
regions developed at infection sites including tuberculosis. Tuberculosis kills 1.5 million people each year but
conventional antibiotics are limited by toxicity, long treatment courses, and drug resistance. Importantly, while
difficult for conventional therapeutics to reach, granulomas possess unique necrotic and hypoxic microenviron-
ment similar to tumors that supports selective bacterial colonization.
The objective of this proposal is to engineer EcN to home to granulomas and locally produce therapeutics to
eliminate pathogenic Mycobacterium tuberculosis. We will use synthetic biology approaches to genetically engi-
neer EcN as an intelligent drug delivery vehicle. We will utilize hypoxia-sensing growth circuits that further restrict
probiotic growth the hypoxic, necrotic granuloma environment. Using a novel in vitro 3D coculture assay, we will
screen a library of antimicrobial proteins to identify the most potent antimycobacterial therapeutic candidates.
We will test the therapeutic efficacy of engineered E. coli using mycobacterium granuloma mouse models. This
fundamentally new approach to granulomatous disease will open up opportunities to utilize engineered bacteria
as therapeutic agent for granulomatous infections.
项目概要
活细胞和微生物工程正在推动医学的新时代。这种变革性的方法
允许活细胞的基因编程智能地感知和响应健康和患病的环境
体内的环境。由于细菌的遗传特征,细菌最近引起了人们的极大兴趣
能力和渗透疾病部位的能力。大量研究表明细菌可以传递治疗药物
有效负载选择性地进入肿瘤核心,展示了其他方法无法达到的特异性和功效
基于分子的疗法。鉴于癌症治疗的这种范例,细菌提供了一个独特的机会
被设计为智能输送工具到难以到达的疾病地点。
我们最近发现,益生菌大肠杆菌 Nissle 1917 (EcN) 选择性地产生肉芽肿、病理性肉芽肿和病理性肉芽肿。
包括结核病在内的感染部位出现的区域。结核病每年夺去 150 万人的生命,但
传统抗生素受到毒性、疗程长和耐药性的限制。重要的是,虽然
传统疗法难以达到,肉芽肿具有独特的坏死和缺氧微环境
类似于支持选择性细菌定植的肿瘤。
该提案的目标是设计 EcN 使其成为肉芽肿的宿主,并在本地生产治疗药物
消除致病性结核分枝杆菌。我们将使用合成生物学方法来进行基因工程
EcN 不再是一种智能药物输送工具。我们将利用缺氧感应生长回路进一步限制
益生菌在缺氧、坏死肉芽肿的环境中生长。使用新型体外 3D 共培养测定,我们将
筛选抗菌蛋白库,以确定最有效的抗分枝杆菌治疗候选药物。
我们将使用肉芽分枝杆菌小鼠模型来测试工程大肠杆菌的治疗效果。这
治疗肉芽肿性疾病的全新方法将为利用工程细菌提供机会
作为肉芽肿感染的治疗剂。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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