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Team:Evry/Projet
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
Hemochromatose 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.
Thalassemia is also a genetic disease and frequently encountered around the mediterranean sea. The mutations on the hemoglobin monomers reduces the amount of oxygen transported at the scale of the red cells, thus leading to mild or severe anemia. The lack of effective red cells in the oxygen transport results in the fake signal of low iron centration in blood, thus inducting overabsorption from the duodenum. Also, since the patient all have anemia, blood withdrawal is obviously not the way to treat them. The only solutions are the use of iron chelators, with severe side effects, and blood transfusions, which ironically lead to an iron overload.
Constructions
Our goal is to lower the iron absorption from the intestins to the blood by using an iron chelating bacteria, Iron Coli. The objective of the labwork is to design an iron-sensible promoter with FUR and overexpress the enterobactin synthesis pathway in the presence of iron.
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.
