С помощта на клетки вместо таблетки могат да бъдат открити, предотвратени и излекувани много заболявания: бъдещето на медицинската терапия.

С помощта на клетки вместо таблетки могат да бъдат открити, предотвратени и излекувани много заболявания: бъдещето на медицинската терапия.

Използване на компетентни бактерии

Ново проучване, публикувано днес в науката, описва как учените генетично модифицираха бактериите за успешно откриване на ракови клетки. Този пробив може да помогне за подобряване на диагнозата на рака и потенциално да се даде възможност за целеви биологични терапии в бъдеще.

Проектът започна с беседа на синтетичния биолог Роб Купър по време на седмичната лабораторна среща в Калифорнийския университет, Сан Диего. Купър работи върху изследването на гените и трансфера на гени в бактериите.

Гените са основните единици на генетичното наследство. Освен всичко друго, те определят характеристиките, които наследяваме от нашите родители. Генният трансфер включва прехвърляне на гени от една клетка в друга. Това може да се случи вертикално, когато една клетка разделя и репликира своята ДНК или хоризонтално, когато ДНК се обменя между несвързани клетки.

Хоризонталният трансфер на гени е широко разпространен в микробния свят. Определени бактерии могат да абсорбират гени от свободната ДНК в непосредствената си среда. Това се случва, когато клетките умират и тяхната ДНК се освободи. Бактериите могат да абсорбират тази свободна ДНК в собствените си клетки и да я използват за еволюционно адаптиране.

Този процес позволява на бактериите да изследват средата си и да вземат гени, които биха могли да им дадат предимство. Идеята за генетично модифициране на бактериите за откриване на рак се основава на факта, че ракът се определя от промени в генетичния материал на клетките.

Изследователите избраха бактерия Acinetobacter Baylyi като експериментален биосензор за откриване на заболявания. Геномът на A. baylyi е модифициран, за да съдържа дълги ДНК последователности, подобни на гена на рак на човека, който искат да уловят. Тези „допълващи“ ДНК последователности действат като лепилни повърхности, при които специфичната ДНК на туморния геном може да бъде интегрирана в бактериалния геном.

Важна цел беше да се запази ДНК на туморния геном в бактерията, за да се активират други гени. В този случай това е ген на антибиотична резистентност, който се използва като сигнал за откриване на рак. Ако бактериите са били в състояние да растат на антибиотични културни плаки, техният ген на антибиотичната резистентност е активен и това показва откриване на рак.

Екипът проведе поредица от експерименти, въвеждайки новите бактериални биосензорни и туморни клетки във все по -сложни системи. Първо, бактериите се лекуват с пречистена туморна геномна ДНК и биосензорът успешно открива туморната геномна ДНК.

След това бактериите се култивират заедно с живи туморни клетки и тук може да се разпознае и ДНК на туморния геном. Накрая бактериите се инжектират в живи мишки, които или са имали тумори, или не. В миши модел на рак на дебелото черво биосензорите са били в състояние надеждно да разграничат мишки с и без рак на дебелото черво.

След тези обещаващи резултати, бактериалният биосензор беше допълнително подобрен и вече може да различи индивидуалните промени в базовата двойка в туморната геномна ДНК. Тази технология, наречена Catch (клетъчен анализ за целенасочен, Discrimined на CRISPR хоризонтален трансфер на ген), има голям потенциал и може да се използва в бъдеще за откриване на различни заболявания, по-специално инфекции и рак.

Технологията обаче все още не е готова за използване в клиниката. Изследователите активно работят върху по -нататъшното развитие, за да подобрят ефективността на откриването на ДНК и да оценят критично ефективността на биосензора в сравнение с други диагностични тестове. В допълнение, безопасността на пациентите и околната среда трябва да бъде гарантирана.

Въпреки това, може би най -вълнуващата перспектива за клетъчната медицина не е само откриване на болести. Биосензорите могат да бъдат програмирани така, че когато се открие специфична последователност на ДНК, те могат да задействат специфична биологична терапия директно на мястото, където болестта се открива в реално време.

Развитието на тази иновативна технология е резултат от успешното сътрудничество между различни учени и изследователи. Екипът включваше професор Джеф Хасти, д -р Роб Купър, доцент Сюзън Уудс и д -р Джоузефин Райт.

Резултатите от това проучване са обещаващи, но са необходими по -нататъшно тестване за валидиране на работата на биосензора и изследване на потенциалното му приложение в клиничната практика. Бъдещето на клетъчната медицина обаче изглежда обещаващо и може да доведе до революционни промени в диагнозата и лечението на болестта.

Тази статия беше преиздадена от разговора под лиценз на Creative Commons.