S pomocí buněk namísto tablet bylo možné detekovat, zabránit a vyléčit mnoho onemocnění: budoucnost lékařské terapie.

S pomocí buněk namísto tablet bylo možné detekovat, zabránit a vyléčit mnoho onemocnění: budoucnost lékařské terapie.

Využívání kompetentních bakterií

Nová studie zveřejněná dnes ve vědě popisuje, jak vědci geneticky modifikovali bakterie, aby úspěšně detekovali rakovinné buňky. Tento průlom by mohl pomoci zlepšit diagnózu rakoviny a v budoucnu potenciálně umožnit cílené biologické terapie.

Projekt začal rozhovorem syntetického biologa Rob Coopera během týdenního laboratorního setkání na University of California v San Diegu. Cooper pracoval na studii genů a přenosu genů v bakteriích.

Geny jsou základními jednotkami genetické dědičnosti. Mimo jiné určují vlastnosti, které zdědíme od našich rodičů. Přenos genů zahrnuje přenos genů z jedné buňky do druhé. K tomu může dojít vertikálně, když buňka dělí a replikuje její DNA nebo vodorovně, když se vyměňuje DNA mezi nesouvisejícími buňkami.

Horizontální přenos genů je v mikrobiálním světě rozšířen. Některé bakterie mohou absorbovat geny z volné DNA v jejich bezprostředním prostředí. K tomu dochází, když buňky umírají a uvolní se jejich DNA. Bakterie mohou absorbovat tuto volnou DNA do svých vlastních buněk a použít ji k přizpůsobení se evolučně.

Tento proces umožňuje bakteriím prozkoumat jejich prostředí a vyzvednout geny, které by jim mohly poskytnout výhodu. Myšlenka geneticky modifikující bakterie pro detekci rakoviny je založena na skutečnosti, že rakovina je definována změnami v genetickém materiálu buněk.

Vědci si vybrali bakterii acinetobacter baylyi jako experimentální biosenzor k detekci onemocnění. Genom A. Baylyi byl modifikován tak, aby obsahoval dlouhé sekvence DNA podobné genu pro lidskou rakovinu, kterou chtěli zachytit. Tyto „komplementární“ sekvence DNA fungovaly jako adhezivní povrchy, kde by mohla být do bakteriálního genomu integrována specifická nádorová genomová DNA.

Důležitým cílem bylo udržet nádorovou genomovou DNA v bakterii, aby bylo možné aktivovat jiné geny. V tomto případě to byl gen rezistence na antibiotiku, který byl použit jako signál k detekci rakoviny. Pokud by bakterie mohly růst na destičkách antibiotiky, jejich gen rezistence na antibiotiku byl aktivní a naznačoval detekci rakoviny.

Tým provedl řadu experimentů zavádějících nový bakteriální biosenzor a nádorové buňky do stále složitějších systémů. Nejprve byly bakterie ošetřeny purifikovanou nádorovou genomickou DNA a biosenzor úspěšně detekoval nádorovou genomickou DNA.

Bakterie byly poté kultivovány společně s živými nádorovými buňkami a zde mohla být také rozpoznána nádorová genomová DNA. Nakonec byly bakterie injikovány do živých myší, které buď měly nádory, nebo ne. V myším modelu rakoviny tlustého střeva byly biosenzory schopny spolehlivě rozlišit mezi myšími s rakovinou tlustého střeva a bez něj.

Po těchto slibných výsledcích byl bakteriální biosenzor dále zlepšen a nyní může rozlišit změny páru základních párů v nádorové genomické DNA. Tato technologie, která se nazývá Catch (buněčný test pro cílený, CRISPR-diskriminovaný horizontální přenos genů), má velký potenciál a mohla by ji v budoucnu použít k detekci různých nemocí, zejména infekcí a rakoviny.

Tato technologie však dosud není připravena k použití na klinice. Vědci aktivně pracují na dalším vývoji s cílem zlepšit účinnost detekce DNA a kriticky vyhodnotit výkon biosenzoru ve srovnání s jinými diagnostickými testy. Kromě toho musí být zaručena bezpečnost pacientů a životního prostředí.

Snad nejzajímavější vyhlídka na buněčnou medicínu však není jen detekce nemocí. Biosenzory by mohly být naprogramovány tak, že když je detekována specifická sekvence DNA, mohou spustit specifickou biologickou terapii přímo v místě, kde je onemocnění detekováno v reálném čase.

Rozvoj této inovativní technologie je výsledkem úspěšné spolupráce mezi různými vědci a výzkumníky. Tým zahrnoval profesor Jeff Hasty, Dr. Rob Cooper, docent Susan Woods a Dr. Josephine Wrightová.

Výsledky této studie jsou slibné, ale k ověření výkonu biosenzoru a prozkoumání jeho potenciální aplikace v klinické praxi je nutné další testování. Budoucnost buněčné medicíny však vypadá slibně a může vést k revolučním změnám v diagnostice a léčbě onemocnění.

Tento článek byl znovu publikován z konverzace na základě licence Creative Commons.