Ученые научили бактерии пожирать раковые опухоли изнутри

Идея основана на использовании микроорганизмов, которые предпочитают безкислородную среду. Именно такую среду можно найти в глубине злокачественных опухолей, где клетки уже погибли, а кислорода при этом практически нет.

Светлана ЛевченкоАвтор новостей

Главным героем необычной биотехнологии, разработанной специалистами Университета Ватерлоо стала бактерия Clostridium sporogenes, обитатель почвы, способный выживать только при полном отсутствии кислорода. Внутреннее ядро опухолей состоит из мертвых клеток и лишено кислорода — то есть там идеальные условия для размножения этого микроба.

«Споры бактерий проникают в опухоль и обнаруживают среду с большим количеством питательных веществ и без кислорода — именно то, что предпочитает этот организм, — объясняет профессор химической инженерии Марк Окуэн. — Микроб начинает потреблять эти питательные вещества и расти. Мы колонизируем центральную часть опухоли, и бактерия по сути избавляет организм от нее».

Однако есть проблема: когда бактерии распространяются к внешним слоям опухоли, где появляется небольшое количество кислорода, они погибают, не успев полностью уничтожить раковые клетки. Чтобы преодолеть это ограничение, ученые встроили в бактерию ген от родственного микроорганизма, более устойчивого к кислороду.

Активировать такую способность слишком рано опасно: бактерии могли бы размножаться в богатых кислородом местах, например, в кровотоке. Для контроля ученые использовали естественный механизм бактериальной коммуникации — чувство кворума. Бактерии выделяют химические сигналы, и чем больше их накапливается, тем сильнее сигнал. Только когда концентрация бактерий внутри опухоли достигает определенного уровня, включается ген устойчивости к кислороду.

«Используя синтетическую биологию, мы построили нечто вроде электрической цепи, только вместо проводов использовали фрагменты ДНК, — рассказывает профессор прикладной математики Брайан Ингаллс. — У каждого фрагмента своя задача. Когда они правильно собраны, получается система, работающая предсказуемым образом».

В предыдущих исследованиях команда показала, что Clostridium sporogenes можно генетически модифицировать для повышения устойчивости к кислороду. В следующем эксперименте ученые проверили работу чувства кворума, запрограммировав бактерии производить зеленый флуоресцентный белок, — это позволило подтвердить, что механизм активируется строго в нужный момент.

Следующий шаг — объединить ген устойчивости к кислороду и систему контроля в одной бактерии и провести доклинические испытания на опухолях. Так объединенные усилия специалистов в области инженерии, математики и наук о жизни превращают фундаментальные открытия в решения, способные совершить настоящую революцию в медицине.

Ранее ученые создали уникальный световой сенсор, который обнаруживает рак на сверхранних стадиях.

• медицина

Поделиться