Научници са Универзитета Ватерло раде на новом третману рака који користи специјално дизајниране бактерије да конзумирају туморе изнутра. Стратегија се ослања на микробе који природно напредују у окружењима без кисеоника, што унутрашњост многих чврстих тумора чини идеалном метом.
„Споре бактерија улазе у тумор, проналазећи окружење у којем има пуно хранљивих материја, а нема кисеоника, што овај организам преферира, и тако почиње да једе те хранљиве материје и расте у величини“, рекао је др Марк Ауцоин, професор хемијског инжењерства на Ватерлоу. „Дакле, сада колонизујемо тај централни простор, а бактерија у суштини ослобађа тело тумора.“
У средишту овог приступа је Цлостридиум спорогенес, бактерија која се обично налази у земљишту. Може да преживи само на местима која не садрже апсолутно никакав кисеоник. Унутрашње језгро чврстих тумора састоји се од мртвих ћелија и недостаје кисеоник, стварајући савршене услове за размножавање и ширење овог микроба.
Превазилажење кисеоничке баријере
Међутим, постоји изазов. Како се бактерије шире напоље и достижу подручја тумора изложена малим количинама кисеоника, оне почињу да умиру пре него што у потпуности елиминишу рак.
Да би решио ово ограничење, тим је убацио ген из сродне бактерије која је толерантнија на кисеоник. Ова модификација омогућава конструисаним микробима да дуже преживе у близини спољашњих региона тумора.
Истраживачима је такође био потребан начин да контролишу када се укључи та функција толеранције кисеоника. Прерано активирање могло би омогућити бактеријама да расту у подручјима богатим кисеоником, као што је крвоток, што би било несигурно. Да би то спречили, користили су природни процес бактеријске комуникације који се назива сенсинг кворума.
Сензор кворума се ослања на хемијске сигнале које ослобађају бактерије. Како се њихов број повећава, сигнал постаје јачи. Тек након што се у тумору накупи довољно бактерија, сигнал достиже ниво који укључује ген отпоран на кисеоник. Овај тајминг осигурава да бактерије активирају свој механизам преживљавања само када је то потребно.
Синтетичка биологија и ДНК кола
У ранијој студији, тим је то показао Цлостридиум спорогенес може бити генетски измењена како би боље издржала кисеоник. У накнадном експерименту, тестирали су свој дизајн сензора кворума програмирајући бактерије да производе зелени флуоресцентни протеин, омогућавајући им да потврде да се систем активирао у предвиђеном тренутку.
„Користећи синтетичку биологију, направили смо нешто попут електричног кола, али уместо жица користили смо делове ДНК“, рекао је др Брајан Ингалс, професор примењене математике на Ватерлоу. „Сваки комад има свој посао. Када се правилно саставе, формирају систем који функционише на предвидљив начин.“
Следећи корак је да се комбинују и ген за толеранцију кисеоника и контролни систем који детектује кворум у једну бактерију и процени је у односу на туморе у претклиничким испитивањима.
Сарадња подстиче иновације у борби против рака
Ово истраживање је почело радом докторанта Бахрама Заргара под надзором Ингалса и др Пу Чена, пензионисаног професора хемијског инжењерства на Ватерлоу. Пројекат наглашава усредсређеност универзитета на интердисциплинарне здравствене иновације, окупљајући стручњаке из инжењерства, математике и природних наука како би превели научна открића у медицинска решења из стварног света.
Ватерлоов тим сарађује са Центром за истраживање микробиологије животне средине (ЦРЕМ Цо Лабс), компанијом из Торонта чији је суоснивач др Заргар. У партнерство је укључена и др Сара Садр, бивша студенткиња докторских студија у Ватерлоу која је играла водећу улогу у унапређењу истраживања.
