به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، ساکارومایسس سرویزیه var. boulardii (Sb) در حال حاضر به عنوان یک پلت فرم پروبیوتیک مصنوعی به دلیل سهولت دستکاری و اثربخشی ذاتی آن در ارتقای سلامت دستگاه گوارش توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده است. یک اکتشاف جامع از Sb و دیگر سویه‌های S. cerevisiae (Sc) می‌تواند اصلاح و گسترش کاربردهای درمانی آن‌ها را روشن کند. تایپ مولکولی و ارزیابی‌های فنوتیپی تفاوت‌های قابل‌توجهی، از جمله تحمل حرارتی و تحمل اسیدی برتر نشان‌داده‌شده توسط Sb، که ویژگی‌های حیاتی برای عملکردهای پروبیوتیک هستند، کشف کرده‌اند. علاوه بر این، عملکردهای پارابیوتیک و پری بیوتیکی که از الیگوساکاریدهای دیواره سلولی مخمر نشات می‌گیرند، به‌عنوان عوامل محوری مؤثر بر مزایای سلامتی مرتبط با Sb و Sc ظاهر شده‌اند. در نتیجه، انتخاب یک سویه مخمر مناسب بر اساس درک جامع از عملکرد واقعی آن در دستگاه گوارش و منشاء مزایای هدف، ضروری شده است. 

مزایای سلامتی Sb و Sc و شیوه‌های عمل آن‌ها
مطالعات قبلی عملکردهای متنوعی از Sb را در برابر میزبان و پاتوژن‌ها از جمله کنترل تعادل میکروب‌های روده، اختلال در کلونیزاسیون و عفونت پاتوژن‌ها در مخاط، تنظیم پاسخ ایمنی موضعی و سیستمیک و تثبیت عملکرد سد معده و روده شناسایی کرده‌اند. گزارش شده است که محصولات Sb لیوفیلیزه تعداد بیشتری سلول زنده را حمل می‌کنند و از نظر فارماکوکینتیک و پایداری پروبیوتیک در دمای اتاق از محصولات Sb کشته شده در اثر حرارت بهتر عمل می‌کنند، اما تفاوت کارایی بین دو نوع محصول ممکن است بسته به اینکه آیا مکانیسم اثر پروبیوتیک یا پارابیوتیک است.

فواید پروبیوتیک ذاتی
فعالیت مهاری در برابر مکانیسم‌های بیماری‌زایی توکسین‌های باکتریایی مختلف به‌عنوان یک قابلیت پروبیوتیکی نماینده Sb به طور کامل بررسی شده است. به عنوان مثال، کولیت مرتبط با عفونت C. difficile یک بیماری هدف اصلی کاربرد پروبیوتیک Sb بوده است. اثر محافظتی تجویز Sb در برابر عفونت Clostridioides difficile نه تنها در مدل‌های حیوانی بلکه در کارآزمایی‌های بالینی کنترل شده با دارونما نیز به اثبات رسیده است. یک مدل موش gnotobiotic نشان داد که اثر محافظتی با زنده ماندن Sb تجویز شده و همچنین دوز آن مرتبط است.

فواید ذاتی غیر پروبیوتیکی
گزارش شده است که زیست توده سلولی مخمر ساکارومایسس از طریق الیگوساکاریدهای دیواره سلولی، مانند مانان و گلوکان، بدون توجه به زنده ماندن سلول، با میزبان تعامل دارد. تجویز فراکسیون‌های پلی ساکارید دیواره سلولی Sb یا کل سلول‌های آن، سیستم ایمنی مخاط روده را با تحریک انتروسیت‌ها و سلول‌های ایمنی مرتبط با دستگاه گوارش از طریق گیرنده‌های بتا گلوکان و مانوز در مدل‌های حیوانی مختلف تحریک می‌کند. آزمایش‌های in vivo (موش) و in vitro (سلول‌های کولون انسانی) نشان داد که القای اجزای دیواره سلولی Sb منجر به پاسخ‌های تعدیل‌کننده ایمنی از جمله ترشح ایمونوگلوبولین‌ها می‌شود که از اپیتلیوم روده در برابر باکتری‌های بیماری‌زا و سموم آن‌ها محافظت می‌کند. علاوه بر این، مانوپروتئین دیواره سلولی و β-گلوکان Sc نیز به عنوان محرک‌های ایمنی غیراختصاصی ثبت شد که برهمکنش با ماکروفاژها، نوتروفیل‌ها و ائوزینوفیل‌ها را در ارزیابی آزمایشگاهی با استفاده از رده‌های سلولی موش نشان می‌دهد.

مهندسی مخمرهای ساکارومایسس به عنوان راه‌های درمانی
مخمرهای ساکارومایسس به عنوان شاسی پروبیوتیک مصنوعی یا پارابیوتیک دارای مزایای متعددی هستند. اول، ساکارومایسس مهندسی شده را می‌توان به عنوان درمان تکمیلی همراه با راه‌های ایجاد شده برای کنترل پاتوژن‌های باکتریایی، مانند باکتریوفاژها و آنتی بیوتیک‌هایی که باکتری‌های بیماری زا را هدف قرار می‌دهند، استفاده کرد، زیرا مخمر نسبت به آن‌ها متحمل است. همچنین، مخمر سیستم میزبان بهتری نسبت به باکتری‌ها برای سنتز پروتئین‌های فعال شده از طریق تغییرات پس از ترجمه است. علاوه بر این، مخمرهای ساکارومایسس یک ماندگاری گذرا در روده میزبان نشان می‌دهند، که در جایی که تأثیر آن بر میکروبیوم روده اصلی باید به حداقل برسد، مطلوب است.

تحویل درجا پروتئین‌های درمانی
تحویل میکروبی آنزیم‌های درمانی، آنتی‌بادی‌ها و سیتوکین‌ها به سیستم گوارش میزبان به دلیل مقرون‌به‌صرفه بودن، رویکردی جذاب است. ویژگی‌های ژنوتیپی و فنوتیپی ساکارومایسس باید به دقت در نظر گرفته شود تا ناقل‌های زنده با استفاده از مخمرها برای تحویل پروتئین‌های درمانی کاربردی ایجاد شوند. به عنوان مثال، بهینه سازی کدون با در نظر گرفتن بایاس کدون ساکارومایسس یک پیش نیاز حیاتی برای به حداکثر رساندن کارایی تولید و ترشح پروتئین‌های عملکردی توسط ساکارومایسس است. سیگنال ترشح یکی دیگر از عوامل اصلی موثر بر راندمان تحویل پروتئین است. مطالعات قبلی چند سیگنال ترشحی را گزارش کرده‌اند که کارایی ترشح بهتری نسبت به سیگنال‌های ترشح فاکتور جفت‌گیری سنتی در ساکارومایسس نشان می‌دهند، مانند سیگنال‌های ترشح مشتق شده از لیزوزیم مرغ و Sed1p.

تحویل درجا مولکول‌های کوچک
مخمرهای ساکارومایسس مزایایی برای سنتز مولکول های کوچک غیر بومی مانند ترپن‌ها و ترپنوئیدها دارند که مهم ترین آن‌ها سازگاری برای بیان آنزیم‌های مرتبط از سایر منشأهای یوکاریوتی است. برای ارزیابی پتانسیل آن برای بیوسنتز درجا و آزادسازی مولکول‌های کوچک، محققان مسیرهای متابولیک مصنوعی ایجاد کردند که تولید مجموعه وسیعی از مولکول‌های کوچک مدل از پیش‌سازهای ویتامین (به عنوان مثال، بتا کاروتن) تا داروها (به عنوان مثال، ویولاسین) را ممکن می‌سازد و آن‌ها را به Sb معرفی می‌کند. برای کنترل دقیق سطوح بیان مسیر، تأثیر عناصر ژنتیکی مختلف مانند پروموترها، پایان‌دهنده‌ها، نشانگرهای انتخابی و تعداد کپی بر روی بیان پروتئین هدف از قبل ارزیابی شد.

سیستم‌های سنجش زیستی و بیان در مخمرهای مصنوعی پروبیوتیک
یک سیستم بیان قابل تنظیم در پروبیوتیک‌های مصنوعی برای رسیدن به یک تحویل مناسب در محل از داروهای درمانی که مصرف بیش از حد آن‌ها منجر به اثرات نامطلوب می‌شود ضروری است. ماژول حسگر یک نیاز حیاتی برای سیستم بیان قابل تنظیم است که توسط عوامل محیطی تعیین شده در روده میزبان خود تعدیل شود. مطالعه فوق توسط محققان در مورد تحویل آپیراز درجا از طریق تجویز Sc مهندسی شده، یک سیستم خودتنظیمی ایجاد کرد که سطوح ترشح آدنوزین تری فسفات و آپیراز خارج سلولی را به هم مرتبط می‌کند.

کنترل زنده ماندن و فعالیت مخمرهای مصنوعی
ماندن گذرا مخمرهای ساکارومایسس در روده میزبان پستانداران برای مهندسی با اهداف پری بیوتیک یا پارابیوتیک مضر نیست و حتی ممکن است در مورد ایمنی زیستی مخمرهای اصلاح شده ژنتیکی در روده میزبان مفید باشد. با این حال، مدت زمان کوتاه در روده میزبان از نظر فیزیکی کارایی تولید و تحویل مولکول‌های درمانی در محل، مانند پروتئین‌ها و متابولیت‌ها را بدون توجه به کارایی بیان یا ترشح محدود می‌کند. در همین حال، چندین مطالعه کلونیزاسیون Sb را در روده میزبان مبتلا به آنتی‌بیوتیک گنوتوبیوتیک نشان داد، که نشان می‌دهد یکی از دلایل اصلی ماندن گذرا ساکارومایسس، رقابت ضعیف تغذیه‌ای آن در روده میزبان است.

مهندسی پلی ساکاریدهای دیواره سلولی مخمر به عنوان مواد زیستی پارابیوتیک و پری بیوتیک
مخمرهای ساکارومایسس، نه تنها Sc بلکه Sb نیز سریعتر از پروبیوتیک‌های باکتریایی از دستگاه گوارش میزبان پستانداران عبور می‌کنند. با توجه به ماندن گذرا آن‌ها در روده میزبان، خواص پارابیوتیک و پری بیوتیک زیست توده مخمر باید به عنوان اهداف مهم مخمرهای ساکارومایسس برای مهندسی آن‌ها با اهداف درمانی در نظر گرفته شود. مانان دیواره سلولی و پلی ساکاریدهای گلوکان نماینده منابعی از مزایای سلامت ذاتی متنوع مخمرها هستند. GDP-مانوز و UDP-گلوکز اهداکنندگان بخش قند برای بیوسنتز دیواره سلولی مانان و گلوکان هستند و می‌توانند به ترتیب از واسطه‌های گلیکولیز فوقانی، فروکتوز 6-فسفات و گلوکز 6-فسفات تولید شوند.
مخمر پروبیوتیک تجاری غیر بیماری زا Sb به طور گسترده برای اختلالات مختلف گوارشی مورد استفاده قرار می‌گیرد، در حالی که پتانسیل سایر سویه‌های Sc به عنوان پروبیوتیک دست کم گرفته شده است. این سویه‌های مخمر ساکارومایسس از نظر ژنتیکی سازگار هستند و به عنوان شاسی پروبیوتیک مصنوعی نسبت به پروبیوتیک‌های باکتریایی دارای مزایای منحصربه‌فردی هستند، مانند تحمل آنتی‌بیوتیک‌ها و باکتریوفاژها و قابلیت اصلاح بهتر پس از ترجمه است. چندین مورد پروبیوتیک مصنوعی و مهندسی پارابیوتیک مخمرهای ساکارومایسس وجود دارد که برای اعمال عملکردهای جدید، غلبه بر محدودیت‌های ذاتی و تقویت قوای خود انجام شده‌اند. با این حال، مناقشات و نگرانی ها در مورد نحوه عملکرد، ایمنی و قابلیت انتقال ژنتیکی آن‌ها باید به طور دقیق درک شده و برای به حداکثر رساندن اثربخشی آن‌ها برطرف شود.
پایان مطلب/.