Vedci vyvíjajú novú metódu na liečbu rakoviny pomocou geneticky upravených baktérií Clostridium sporogenes, ktoré požierajú nádory zvnútra.
Tím vedcov z Univerzity vo Waterloo preprogramoval baktériu Clostridium sporogenes na boj s rakovinou. Zdroj: University of Waterloo
Výskumný tím pod vedením kanadskej Univerzity vo Waterloo vyvíja nový nástroj na liečbu rakoviny. Funguje na princípe baktérií, ktoré nádory doslova zožerú zvnútra. O novom prístupe informuje univerzita v tlačovej správe.
„Spóry baktérií vstupujú do nádoru, kde nachádzajú prostredie bohaté na živiny a bez kyslíka, ktoré tento organizmus preferuje, a tak začnú konzumovať tieto živiny a zväčšovať sa,“ vysvetlil Dr. Marc Aucoin, profesor chemického inžinierstva na Univerzite vo Waterloo. „Takže teraz kolonizujeme tento centrálny priestor a baktérie v podstate zbavujú telo nádoru.“
Geneticky upravená baktéria Clostridium sporogenes
Vedci použili baktériu Clostridium sporogenes, ktorá sa bežne vyskytuje v pôde a množí sa iba v prostredí bez prítomnosti kyslíka. Jadro pevného nádorového bujnenia tak pre ňu predstavuje ideálne prostredie, keďže je tvorené mŕtvymi bunkami a neobsahuje kyslík.
Problém nastáva, keď sa tieto organizmy „prežerú“ až k vonkajším okrajom nádorov, keď sú vystavené nízkym hladinám kyslíka a umierajú ešte skôr, než dokončia svoju úlohu.
Na vyriešenie tohto problému vedci najskôr pridali do organizmu gén príbuznej baktérie, ktorá kyslík znáša lepšie. Baktéria tak dokázala dlhšie prežiť v blízkosti vonkajšej časti cieľového nádoru.
Aktivovali gén odolnosti proti kyslíku
Využitím fenoménu známeho ako quorum sensing vedci následne našli spôsob, ako v správnom čase aktivovať gén odolný proti kyslíku, čo je kľúčové pre zabránenie nechcenému rastu baktérií v miestach bohatých na kyslík, ako je krvný obeh.
Chemická komunikácia baktérií
Baktérie, jednobunkové organizmy, spolu dokážu komunikovať pomocou malých molekúl nazývaných autoinduktory. Táto komunikácia sa nazýva quorum sensing. V mikrobiálnych spoločenstvách má najrôznejšie funkcie. Bakteriálnym bunkám umožňuje spolupracovať a synchronizovať správanie a ovplyvňuje najrôznejšie procesy, ako je napríklad tvorba biofilmu alebo produkcia virulentných faktorov.
V prípade quorum sensing tak ide, zjednodušene povedané, o chemické signály uvoľňované baktériami. V praxi to znamená, že až keď je v nádore určité množstvo baktérií, je signál dostatočne silný na to, aby aktivoval gén odolnosti proti kyslíku. Toto zabezpečí, že k tomu nedôjde priskoro.
Sofistikovaný systém
Už v predchádzajúcej štúdii vedci preukázali, že baktérie Clostridium sporogenes možno modifikovať tak, aby tolerovali kyslík. V nadväzujúcej štúdii otestovali ich systém quorum sensing tým, že baktérie prinútili produkovať zelený fluorescenčný proteín.
„Pomocou syntetickej biológie sme vytvorili niečo ako elektrický obvod, ale namiesto drôtov sme použili kúsky DNA,“ vysvetlil Dr. Brian Ingalls, profesor aplikovanej matematiky na Univerzite vo Waterloo. „Každý kúsok má svoju úlohu. Keď sú správne poskladané, vytvárajú systém, ktorý funguje predvídateľným spôsobom.“
Vedci teraz plánujú skombinovať gén odolný proti kyslíku a mechanizmus načasovania quorum sensing v jednej baktérii a otestovať ho na nádore v predklinických štúdiách.
Projekt vznikol na základe práce doktoranda Bahrama Zargara, ktorého vedúci boli Ingalls a Dr. Pu Chen, emeritný profesor chemického inžinierstva na Univerzite vo Waterloo. Práca odzrkadľuje širší dôraz, ktorý Univerzita vo Waterloo kladie na interdisciplinárne inovácie v oblasti zdravia. Inžinieri, matematici a vedci v oblasti prírodných vied spolupracujú na navrhovaní technologických riešení, ktoré aplikujú do praxe.
Zdroj: TS University of Waterloo, Masarykova univerzita
(zh)
