Исследователи Университета Ватерлоо (Канада), разрабатывают новое средство для лечения рака, создавая бактерии, которые буквально съедают опухоли изнутри.
Споры бактерий проникают в опухоль, находя там среду, где много питательных веществ и нет кислорода, начинают потреблять эти питательные вещества, колонизировать опухоль и по сути, избавляют организм от нее. Ключом к этому подходу является бактерии Clostridium sporogenes, которые обычно встречается в почве и могут расти только в условиях абсолютного отсутствия кислорода. Ядро солидной раковой опухоли состоит из мертвых клеток и не содержит кислорода, что делает его идеальной средой для размножения бактерий. Но есть биологическая загвоздка: когда бактерии достигают внешних краев опухолей, они подвергаются воздействию низкого уровня кислорода и погибают, так и не выполнив свою миссию по полному уничтожению раковых клеток.
Чтобы решить эту проблему, исследователи сначала добавили в Clostridium sporogenes ген родственной бактерии, который лучше переносит кислород, что позволяет бактериям дольше жить в опухоли-мишени. Затем они нашли способ активировать ген устойчивости к кислороду в нужное время, что имеет решающее значение для предотвращения непреднамеренного размножения бактерий в местах, богатых кислородом, таких как кровоток, используя явление, известное как кворум-сенсинг. Кворум-сенсинг - это бактериальный коммуникационный механизм, который регулирует экспрессию генов в зависимости от плотности популяции. По сути он представляет собой бактериальную коммуникацию посредством химических сигналов: когда в опухоли присутствует много бактерий, сигналы становятся достаточно сильным, чтобы активировать ген устойчивости к кислороду, гарантируя, что это произойдет не слишком скоро.
Ученые продемонстрировали, что Clostridium sporogenes можно модифицировать для роста в аэробных условиях и в ходе последующего эксперимента они протестировали свою систему кворум-сенсинга, заставив бактерии вырабатывать зеленый флуоресцентный белок. "Используя синтетическую биологию, мы построили что-то вроде электрической цепи, но вместо проводов мы использовали фрагменты ДНК", - рассказал руководитель работы Брайан Ингалл. "У каждого элемента есть свое назначение. При правильной сборке они образуют систему, которая работает предсказуемым образом".
Ученые планируют протестировать разработанную методику на опухоли в ходе доклинических испытаний. Исследование представляет собой первую успешную модификацию системы кворум- сенсинга у облигатных анаэробов, расширяющую инструментарий синтетической биологии и открывающую новые возможности для бактериальной терапии и метаболической инженерии.
