"

From 2013.igem.org

Aperçu globale du projet

Résumé

La saignée consiste en un prélévement de sang pour des raisons médicales. C'est l'une des techniques de médecine les plus anciennes et elle est abandonné de nos jours. Cependant, en hématologie, la saignée (aussi appelée phlebotomy semble être la seule solution viable pour traiter l'hématochromatose et la thalassemie. Ces deux maladies sont des maladies génétiques et impliquent une surabsorption du fer par l'organisme. L'ion ferrique a un fort potentiel oxydatif ce qui le rend toxique, sa concentration dans l'organisme est donc finement régulée. Ainsi, l'organisme absorbe uniquement la quantité de fer nécessaire au niveau de l'intestin. La pathogénécité est du à faible taux apparent de fer et à l'activation permanente au niveau de l'intestin, ce qui entraine une surcharge en fer. Les conséquences de cette surcharge sont en grande partie des insuffisance chronique (rénal, hépatique, cardiaque...). Malgrè l'efficacité démontré de la saignée, certains patients n'arrivent pas à supporter ce traitement archaique. C'est pour ces différentes raisons que nous avons décidé de concevoir une Escherichia coli capable de chélater le fer au niveau des intestins Iron coli. La bactérie doit pouvoir diminuer la proportion de fer absorbé par le duodénum et ainsi réduire la fréquence des saignées. De plus certains patients ont des traitements à base de chélateur de fer ayant de nombreux effets secondaires.La réduction de l'absorption du fer grâce à Iron Coli doit permettre de diminuer les doses de ces médicaments et ainsi améliorer la qualité de vie des patients.

Cibles

L'hémochromatose est une maladie génétique entrainant une surcharge anormale de fer dans le sang. Sa fréquence est de 1/3000 en Europe. La maladie est due à la mutation de la protéine HFE qui provoque une absorption massive de fer via les intestins. En effet, le duodénum n'est plus réceptif à l'hormone hépcidine, responsable de l'arrêt de l'absorption du fer. En conséquence, le fer est fortement absorbé. Notre organisme est capable de réguler le taux de fer uniquement en stoppant son absortpion. En conséquent, le fer est stocké dans tout les tissues, ce qui entraine des insuffisances chroniques. De nos jours, l'unique traitement pour l'héochromatose est la saignée. Ce traitement reste invasif et archaique comparé aux avancés actuels dans le domaine de la médecine.

La thalassemie est également une maladie génétique, fortemet répandue dans le bassin méditerannéen. La mutation des moomères d'hémoglobines réduit le taux d'oxygène transporté par les hématies, ce qui entraine des anémies plus ou moins importante. L'absence de globules rouges transportant efficacement le dioxygène entraine un signal erroné de la concentration sanguine en fer, ce qui induit une surabsorption au niveau du duodenum. De plus, les patients étant déjà anémiques, la saignée est bien entendue à proscrire. Le seul traitement est l'utilisation de chélateur du fer, avec leur nombreux effets secondaires, et la transfusion sanguine, qui ironiquement mène à une surcharge en fer.

Constructions

Notre but est d'abaisser l'absorption de fer par les intestins jusqu'au sang en utilisant une bactérie chélatrice de fer, Iron Coli . L'objectif final de nos expériences est de concevoir un promoteur sensible au fer avec FUR et surexprimant la voie de synthèse des enterobactines en présence de fer.

Before going in the detail of our construction, we needed a iron marker in E. coli. Thus, we selected the FUR protein which negatively regulates the downstream genes. It is used in the iron regulation of the bacterium and smoothly shuts down the production ot siderophores, natural chelators of iron in the environment in iron depletion situation. When the concentration of iron exceeds 10^-6, the FUR proteins binds the ion, dimerizes and its inhibitory mechanism is activated. Below this threshold, the FUR protein's inhibition is suppressed and indirectly activates the downstream genes.

Project progression

Part 1

Bacteria engineering and reversed Fur system for iron sensing

Part 2

Modeling on bacteria interaction with duodenum.

The Experiments

Part 3

Results