Ved hjælp af celler i stedet for tabletter kunne mange sygdomme opdages, forebygges og helbredes: fremtiden for medicinsk terapi.

Ved hjælp af celler i stedet for tabletter kunne mange sygdomme opdages, forebygges og helbredes: fremtiden for medicinsk terapi.

Udnyttelse af kompetente bakterier

En ny undersøgelse offentliggjort i dag i Science beskriver, hvordan videnskabsmænd genmodificerede bakterier til succesfuldt at opdage kræftceller. Dette gennembrud kan hjælpe med at forbedre kræftdiagnosen og potentielt muliggøre målrettede biologiske behandlinger i fremtiden.

Projektet begyndte med en tale af syntetisk biolog Rob Cooper under et ugentligt laboratoriemøde på University of California, San Diego. Cooper arbejdede på studiet af gener og genoverførsel i bakterier.

Gener er de grundlæggende enheder af genetisk arv. De bestemmer blandt andet de egenskaber, som vi arver fra vores forældre. Genoverførsel involverer overførsel af gener fra en celle til en anden. Dette kan forekomme vertikalt, når en celle deler sig og replikerer sit DNA, eller vandret, når DNA udveksles mellem ikke-relaterede celler.

Horisontal genoverførsel er udbredt i den mikrobielle verden. Visse bakterier kan absorbere gener fra det frie DNA i deres nærmiljø. Dette sker, når celler dør, og deres DNA frigives. Bakterier kan absorbere dette frie DNA i deres egne celler og bruge det til at tilpasse sig evolutionært.

Denne proces giver bakterier mulighed for at udforske deres miljø og opfange gener, der kan give dem en fordel. Ideen bag genetisk modificerende bakterier til at opdage kræft er baseret på, at kræft er defineret af ændringer i cellernes genetiske materiale.

Forskerne valgte bakterien Acinetobacter baylyi som en eksperimentel biosensor til at opdage sygdomme. A. baylyi-genomet blev modificeret til at indeholde lange DNA-sekvenser svarende til det humane cancergen, de ønskede at fange. Disse "komplementære" DNA-sekvenser fungerede som klæbende overflader, hvor det specifikke tumorgenom-DNA kunne integreres i bakteriegenomet.

Et vigtigt mål var at beholde tumorgenomets DNA i bakterien for at aktivere andre gener. I dette tilfælde var det et antibiotikaresistensgen, der blev brugt som et signal til at opdage kræft. Hvis bakterierne var i stand til at vokse på antibiotikumkulturplader, var deres antibiotikaresistensgen aktivt, og dette indikerede påvisning af kræft.

Holdet gennemførte en række eksperimenter, der introducerede den nye bakterielle biosensor og tumorceller i stadig mere komplekse systemer. Først blev bakterierne behandlet med oprenset tumorgenomisk DNA, og biosensoren påviste succesfuldt tumorgenomisk DNA.

Bakterierne blev derefter dyrket sammen med levende tumorceller, og tumorgenomets DNA kunne også genkendes her. Til sidst blev bakterierne sprøjtet ind i levende mus, som enten havde tumorer eller ikke havde. I en musemodel af tyktarmskræft var biosensorerne i stand til pålideligt at skelne mellem mus med og uden tyktarmskræft.

Efter disse lovende resultater blev den bakterielle biosensor yderligere forbedret og kan nu skelne individuelle baseparændringer i tumorens genomiske DNA. Denne teknologi, kaldet CATCH (Cellular Assay for Targeted, CRISPR-Discriminated Horizontal Gene Transfer), har et stort potentiale og kan i fremtiden bruges til at opdage en række forskellige sygdomme, især infektioner og cancer.

Teknologien er dog endnu ikke klar til brug i klinikken. Forskerne arbejder aktivt på yderligere udvikling for at forbedre effektiviteten af ​​DNA-detektion og kritisk evaluere biosensorens ydeevne sammenlignet med andre diagnostiske tests. Derudover skal patienternes og miljøets sikkerhed garanteres.

Det måske mest spændende perspektiv inden for cellulær medicin er dog ikke kun sygdomsdetektion. Biosensorer kunne programmeres således, at når en specifik DNA-sekvens detekteres, kan de udløse en specifik biologisk terapi direkte på det sted, hvor sygdommen detekteres i realtid.

Udviklingen af ​​denne innovative teknologi er resultatet af et vellykket samarbejde mellem forskellige videnskabsmænd og forskere. Holdet omfattede professor Jeff Hasty, Dr. Rob Cooper, lektor Susan Woods og Dr. Josephine Wright.

Resultaterne af denne undersøgelse er lovende, men yderligere test er påkrævet for at validere biosensorens ydeevne og udforske dens potentielle anvendelse i klinisk praksis. Fremtiden for cellulær medicin ser dog lovende ud og kan føre til revolutionerende ændringer i diagnosticering og behandling af sygdom.

Denne artikel blev genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens.