Science: «обученные» бактерии однажды смогут охотиться за раком внутри нашего тела
Где бы ни скрывался рак в кишечнике человека, искусственный микроб однажды сможет его обнаружить. Это надежда международной группы исследователей, которые показали, как с помощью нескольких инструкций один вид бактерий может выявить рак кишечника, поскольку он формируется в клеточных и животных моделях болезни. Исследование опубликовано в журнале Science.
Хотя этот подход еще далеко от клинических испытаний, требующих дополнительных исследований для проверки его эффективности и безопасности, идея использования модифицированных микробов в качестве диагностических инструментов не так уж фантастична, как вы можете подумать.
Наш желудочно-кишечный тракт заполнен бактериями, и ученые пытались использовать естественные способности определенных штаммов, чтобы заставить их работать как пробиотические сенсоры. Эти «биосенсоры» уже показали себя многообещающими в мониторинге здоровья кишечника и обнаружении кишечных кровотечений, инфекций и опухолей печени — по крайней мере, у мышей и свиней.
В этом новом исследовании команда под руководством биолога Роберта Купера из Калифорнийского университета в Сан-Диего сконструировала бактерии для обнаружения фрагментов ДНК, выделяемых выращенными в лаборатории клетками колоректального рака и мышами с колоректальными опухолями.
«Это исследование демонстрирует, как можно сконструировать бактерии для обнаружения определенных последовательностей ДНК для диагностики заболеваний в труднодоступных местах», — говорит ученый-биомедик и автор исследования Сьюзан Вудс из Университета Аделаиды в Австралии.
Исследователи использовали Acinetobacter baylyi, бактериального вора, известного своей способностью собирать ДНК из окружающей среды.
Обычно A. baylyi использует эту способность к добыче пищи (называемую естественной компетенцией) для включения фрагментов ДНК в свой собственный геном, которые могут дать новые генетические рецепты полезных белков.
Исследователи снабдили A. baylyi инструкциями по поиску конкретных последовательностей, несущих мутации, обычно встречающихся при колоректальном раке. Они обнаружили, что A. baylyi может различать разницу в одно основание между мутациями, вызывающими рак, и безвредными генетическими ошибками в свободно плавающей ДНК, вытесняемой из клеток.
Как вы можете видеть на диаграмме ниже, программируемая система была разработана таким образом, что если A. baylyi обнаружит какую-либо ДНК опухоли, включение этого материала в собственный геном активирует ген устойчивости к антибиотикам. После его активации A.balyi, извлеченная из фекалий хозяина, могла расти на чашках с агаром, содержащим антибиотики, что свидетельствует об обнаружении раковых клеток.
«Это показывает, что нашу систему биосенсоров можно использовать для улавливания ДНК колоректального рака в сложной экосистеме», — говорит Вудс.
На данный момент биосенсор предназначен для обнаружения определенных мутаций KRAS, которые обнаруживаются примерно в 40 процентах случаев колоректального рака, а также в трети случаев рака легких и в большинстве случаев рака поджелудочной железы.
Прежде чем его потенциальное использование у людей, исследователям необходимо будет показать, что A. baylyi можно безопасно вводить перорально, и он может надежно обнаруживать раковые клетки в образцах стула.
Чувствительность системы — уровень свободно плавающей опухолевой ДНК, которую A. baylyi может постоянно обнаруживать, — определит, насколько она полезна в клинике и сможет ли она обеспечить раннее обнаружение рака кишечника, как надеются исследователи.
Исследователям также необходимо будет изучить, как биосенсор A.balyi сравнивается с другими, более инвазивными методами обнаружения раковых поражений, такими как колоноскопия, которая напрямую исследует подозрительные клетки.
Показатели заболеваемости раком кишечника растут среди людей моложе 50 лет, хотя программы скрининга рака обычно не охватывают молодых людей.
Обсудим?
Смотрите также: