**باکتری** درمانی استفاده درمانی از باکتری‌ها برای درمان بیماری‌ها است. درمان‌های باکتریایی داروهای زنده هستند و ممکن است باکتری‌های نوع وحشی (اغلب به شکل پروبیوتیک‌ها) یا باکتری‌هایی باشند که به‌طور ژنتیکی برای داشتن خواص درمانی که به بیمار تریق می‌شود، مهندسی شده‌اند. نمونه‌های دیگر از داروهای زنده شامل درمان سلولی (از جمله ایمونوتراپی) وفاژ درمانی است.

توسعه درمان‌های باکتریایی
-------------------------

 **a** چندین جنبه نیاز به در نظر گرفتن در طول طراحی یک درمان باکتریایی مهندسی شده دارد. انتخاب ارگانیسم شاسی را می‌توان با توجه به محل فعالیت مورد نظر و خواص فارماکوکینتیک شاسی و همچنین امکان‌سنجی ساخت هدایت کرد. طراحی مدارهای ژنتیکی همچنین ممکن است تحت تأثیر عوامل مدار، نگرانی‌های عملی در مورد ترکیبات القاء کننده، و پایداری ژنتیکی مدارهای تنظیمی قرار گیرد. به‌طور حیاتی، طراحی یک داروی باکتریایی مهندسی شده نیز ممکن است با توجه به نیازهای بیماران محدود شود. **b** طراحی کرنش بهینه اغلب نیازمند تعادل بین مناسب بودن کرنش برای عملکرد در ریزمحیط هدف و نگرانی‌ها برای امکان‌سنجی ساخت و توسعه بالینی است.
 نمایش شماتیک یک گردش کار برای توسعه سویه‌های مهندسی شده با کیفیت نامزد بالینی. گردش کار توسعه باید فن‌آوری‌هایی را برای بهینه‌سازی قدرت سویه، و همچنین سنجش‌های پیش‌بینی‌کننده در شرایط in vitro و in vivo، و همچنین مدل‌های کمی داروشناسی، برای به حداکثر رساندن پتانسیل ترجمه برای جمعیت‌های بیمار، ترکیب کند.
توسعه درمان‌های باکتریایی یک حوزه تحقیقاتی بسیار فعال در زمینه های زیست‌شناسی مصنوعی و میکروبیولوژی است. در حال حاضر، تمرکز زیادی روی موارد زیر است: ۱) شناسایی باکتری‌هایی که به‌طور طبیعی اثرات درمانی ایجاد می‌کنند (مثلاً باکتری‌های پروبیوتیک)، و ۲) برنامه‌ریزی ژنتیکی باکتری‌ها برای تولید اثرات درمانی.

برنامه‌های کاربردی
------------------

### درمان سرطان

 طرح کلی استراتژی‌های باکتری‌های درمانی در برابر تومورهای هیپوکسیک
 پس از تجویز سیستمیک، باکتری‌ها در ریزمحیط تومور قرار می‌گیرند. فعل و انفعالات بین باکتری‌ها، سلول‌های سرطانی و ریزمحیط اطراف باعث تغییرات مختلفی در سلول‌های ایمنی نفوذگر تومور، سیتوکین‌ها و کموکاین‌ها می‌شود که باعث تسهیل بیشتر پسرفت تومور می‌شود. ① سموم باکتریایی از S. Typhimurium, Listeria و Clostridium می‌توانند سلول‌های تومور را مستقیماً با القای آپوپتوز یا اتوفاژی از بین ببرند. سموم ارسال شده از طریق سالمونلا می‌توانند Connexin 43 (Cx43) را تنظیم کنند و منجر به اتصالات شکاف ناشی از باکتری بین تومور و سلول‌های دندریتیک (DCs) شوند که امکان ارائه متقابل آنتی‌ژن‌های تومور به DCs را فراهم می‌کند. ② پس از قرار گرفتن در معرض آنتی‌ژن‌های تومور و برهم کنش با اجزای باکتریایی، DCها مقادیر قوی سیتوکین پیش التهابی IL-1β ترشح می‌کنند که متعاقباً سلول‌های CD8+ T را فعال می‌کند. ③ پاسخ ضد توموری سلول‌های CD8+ T فعال شده توسط فلاژلین باکتریایی (یک زیرواحد پروتئینی تاژک باکتریایی) از طریق فعال‌سازی TLR5 افزایش می‌یابد. پروتئین‌های پرفورین و گرانزیم ترشح شده توسط سلول‌های CD8+ T فعال شده به‌طور مؤثر سلول‌های تومور را در تومورهای اولیه و متاستاتیک از بین می‌برند. ④ سیگنال دهی فلاژلین و TLR5 همچنین فراوانی سلول‌های T تنظیمی CD4+ CD25+ (Treg) را کاهش می‌دهد که متعاقباً پاسخ ضد توموری سلول‌های CD8+ T فعال شده را بهبود می‌بخشد. ⑤ فلاژلین S. Typhimurium سلول‌های NK را برای تولید اینترفرون-γ (IFN-γ)، یک سایتوکین مهم برای ایمنی ذاتی و تطبیقی تحریک می‌کند. ⑥ MDSCهای آلوده به لیستریا به یک فنوتیپ محرک سیستم ایمنی تبدیل می‌شوند که با افزایش تولید IL-12 مشخص می‌شود، که باعث افزایش بیشتر پاسخ سلول‌های CD8+ T و NK می‌شود. ⑦ هر دو عفونت S. Typhimurium و Clostridium می‌توانند تجمع قابل توجه نوتروفیل‌ها را تحریک کنند. افزایش ترشح TNF-α و لیگاند القا کننده آپوپتوز مرتبط با TNF (TRAIL) توسط نوتروفیل‌ها پاسخ ایمنی را افزایش می‌دهد و سلول‌های تومور را با القای آپوپتوز از بین می‌برد. ⑧ التهاب ماکروفاژ از طریق تماس با اجزای باکتریایی (LPS و فلاژلین) و سلول‌های سرطانی آسیب دیده از سالمونلا فعال می‌شود و منجر به ترشح IL-1β و TNF-α در ریزمحیط تومور می‌شود. سلول NK: سلول قاتل طبیعی. سلول Treg: سلول T تنظیمی. MDSCs: سلول‌های سرکوبگر مشتق از میلوئید. گیرنده P2X7: گیرنده پورینوسپتور ۷ - گیرنده ATP خارج سلولی. LPS: لیپوپلی ساکارید
 باکتری‌هایی که در ایجاد و درمان سرطان نقش دارند
علاقه فوق‌العاده ای به استفاده از باکتری‌ها به عنوان درمانی برای درمان تومورها وجود دارد. به‌طور خاص، باکتری‌های محل سکونت تومور که در محیط‌های هیپوکسیک رشد می‌کنند برای این منظور جذاب هستند، زیرا تمایل به مهاجرت، حمله (از طریق عروق نشتی در ریزمحیط تومور) و کلونیزه کردن تومورها دارند. این خاصیت باعث افزایش زمان اقامت آن‌ها در تومور می‌شود و بر خلاف سایر باکتری‌هایی که به سرعت توسط سیستم ایمنی پاک می‌شوند، به آن‌ها فرصت بیشتری برای اعمال اثرات درمانی خود می‌دهد.

### مهندسی میکروبیوم

 پروبیوتیک‌های دستکاری شده ژنتیکی به عنوان داروهای زنده برای درمان التهاب روده
علاقه قابل توجهی به استفاده از درمان‌های باکتریایی برای تغییر میکروبیوتای دستگاه گوارش انسان وجود دارد که می‌تواند در درمان بیماری‌هایی مانند رشد بیش از حد باکتری‌های روده کوچک و سایر اشکال دیس بیوز مفید باشد.

مترجم
-----

bhz، رنجبر

منابع
-----



1. ↑  *This article incorporates text by Mark R. Charbonneau, Vincent M. Isabella, Ning Li & Caroline B. Kurtz available under the CC BY 4.0 license.*
2. ↑  *This article incorporates text by Mark R. Charbonneau, Vincent M. Isabella, Ning Li & Caroline B. Kurtz available under the CC BY 4.0 license.*
3. ↑  Weber, Wilfried; Fussenegger, Martin (January 2012). "Emerging biomedical applications of synthetic biology". *Nature Reviews Genetics* (به انگلیسی). **13** (1): 21–35. doi:10.1038/nrg3094. ISSN 1471-0056. PMC 7097403. PMID 22124480.
4. ↑  Fischbach, M. A.; Bluestone, J. A.; Lim, W. A. (2013-04-03). "Cell-Based Therapeutics: The Next Pillar of Medicine". *Science Translational Medicine* (به انگلیسی). **5** (179): 179ps7. doi:10.1126/scitranslmed.3005568. ISSN 1946-6234. PMC 3772767. PMID 23552369.
5. ↑  Kitada, Tasuku; DiAndreth, Breanna; Teague, Brian; Weiss, Ron (2018-02-09). "Programming gene and engineered-cell therapies with synthetic biology". *Science* (به انگلیسی). **359** (6376): eaad1067. doi:10.1126/science.aad1067. ISSN 0036-8075. PMC 7643872. PMID 29439214.
6. ↑  McCarty, Niko (18 December 2018). "Why 2018 Was the Year of 'Living' Medicine". *Medium* (به انگلیسی). Medium. Retrieved 5 April 2020.
7. ↑  Kelly, Jason (12 June 2019). "The Era of Living Medicines". *Ginkgo Bioworks*. Retrieved 5 April 2020.
8. ↑  ServiceFeb. 18, Robert F. (18 February 2020). "From 'living' cement to medicine-delivering biofilms, biologists remake the material world". *AAAS* (به انگلیسی). Retrieved 5 April 2020.
9. ↑  Kurtz, Caroline B.; Millet, Yves A.; Puurunen, Marja K.; Perreault, Mylène; Charbonneau, Mark R.; Isabella, Vincent M.; Kotula, Jonathan W.; Antipov, Eugene; Dagon, Yossi (2019-01-16). "An engineered E. coli Nissle improves hyperammonemia and survival in mice and shows dose-dependent exposure in healthy humans". *Science Translational Medicine* (به انگلیسی). **11** (475): eaau7975. doi:10.1126/scitranslmed.aau7975. ISSN 1946-6234. PMID 30651324.
10. ↑  Charbonneau, Mark R.; Isabella, Vincent M.; Li, Ning; Kurtz, Caroline B. (2020-04-08). "Developing a new class of engineered live bacterial therapeutics to treat human diseases". *Nature Communications* (به انگلیسی). **11** (1): 1738. Bibcode:2020NatCo..11.1738C. doi:10.1038/s41467-020-15508-1. ISSN 2041-1723. PMC 7142098. PMID 32269218.
11. ↑  "Gene Circuits Empower Next-Generation Cell and Gene Therapies". *GEN - Genetic Engineering and Biotechnology News*. 1 February 2020. Retrieved 5 April 2020.
12. ↑  "Why now is the time for programmable living medicines: insights from Jim Collins, Aoife Brennan, and Jason Kelly". *SynBioBeta*. SynBioBeta. 2 April 2019. Archived from the original on 17 April 2019. Retrieved 5 April 2020.
13. ↑  Costa, Kevin (20 February 2019). "Living medicines: Ginkgo's machine to disrupt the pharma industry". *SynBioBeta*. SynBioBeta. Archived from the original on 15 December 2019. Retrieved 5 April 2020.
14. ↑  Sieow, Brendan Fu-Long; Wun, Kwok Soon; Yong, Wei Peng; Hwang, In Young; Chang, Matthew Wook (December 2020). "Tweak to Treat: Reprograming Bacteria for Cancer Treatment". *Trends in Cancer*. **7** (5): 447–464. doi:10.1016/j.trecan.2020.11.004. ISSN 2405-8033. PMID 33303401.
15. ↑  *This article incorporates text by Mai Thi-Quynh Duong, Yeshan Qin, Sung-Hwan You & Jung-Joon Min available under the CC BY 4.0 license.*
16. ↑  Duong, Mai Thi-Quynh; Qin, Yeshan; You, Sung-Hwan; Min, Jung-Joon (2019-12-11). "Bacteria-cancer interactions: bacteria-based cancer therapy". *Experimental & Molecular Medicine* (به انگلیسی). **51** (12): 1–15. doi:10.1038/s12276-019-0297-0. ISSN 2092-6413. PMC 6906302. PMID 31827064.
17. ↑  Sedighi, Mansour; Zahedi Bialvaei, Abed; Hamblin, Michael R.; Ohadi, Elnaz; Asadi, Arezoo; Halajzadeh, Masoumeh; Lohrasbi, Vahid; Mohammadzadeh, Nima; Amiriani, Taghi (2019-04-05). "Therapeutic bacteria to combat cancer; current advances, challenges, and opportunities". *Cancer Medicine* (به انگلیسی). **8** (6): 3167–3181. doi:10.1002/cam4.2148. ISSN 2045-7634. PMC 6558487. PMID 30950210.
18. ↑  Song, Shiyu; Vuai, Miza S.; Zhong, Mintao (2018-03-15). "The role of bacteria in cancer therapy – enemies in the past, but allies at present". *Infectious Agents and Cancer* (به انگلیسی). **13** (1): 9. doi:10.1186/s13027-018-0180-y. ISSN 1750-9378. PMC 5856380. PMID 29568324.