Uz pomoć stanica umjesto tableta, mnoge bi se bolesti mogle otkriti, spriječiti i izliječiti: budućnost medicinske terapije.

Uz pomoć stanica umjesto tableta, mnoge bi se bolesti mogle otkriti, spriječiti i izliječiti: budućnost medicinske terapije.

Iskorištavanje kompetentnih bakterija

Nova studija objavljena danas u Scienceu opisuje kako su znanstvenici genetski modificirali bakterije za uspješno otkrivanje stanica raka. Ovo bi otkriće moglo pomoći u poboljšanju dijagnoze raka i potencijalno omogućiti ciljane biološke terapije u budućnosti.

Projekt je započeo govorom sintetskog biologa Roba Coopera tijekom tjednog laboratorijskog sastanka na Kalifornijskom sveučilištu u San Diegu. Cooper je radio na proučavanju gena i prijenosa gena u bakterijama.

Geni su osnovne jedinice genetskog nasljeđa. Između ostalog, one određuju osobine koje nasljeđujemo od roditelja. Prijenos gena uključuje prijenos gena iz jedne stanice u drugu. To se može dogoditi vertikalno, kada se stanica dijeli i replicira svoju DNK, ili horizontalno, kada se DNK razmjenjuje između nepovezanih stanica.

Horizontalni prijenos gena raširen je u svijetu mikroba. Određene bakterije mogu apsorbirati gene iz slobodne DNK u svom neposrednom okruženju. To se događa kada stanice umru i njihova se DNK oslobodi. Bakterije mogu apsorbirati ovu slobodnu DNK u vlastite stanice i koristiti je za evolucijsku prilagodbu.

Ovaj proces omogućuje bakterijama da istražuju svoj okoliš i pokupe gene koji bi im mogli dati prednost. Ideja iza genetske modifikacije bakterija za otkrivanje raka temelji se na činjenici da je rak definiran promjenama u genetskom materijalu stanica.

Istraživači su odabrali bakteriju Acinetobacter baylyi kao eksperimentalni biosenzor za otkrivanje bolesti. Genom A. baylyi modificiran je tako da sadrži dugačke sekvence DNK slične ljudskom genu za rak koji su htjeli uhvatiti. Ove "komplementarne" DNA sekvence djelovale su kao ljepljive površine gdje se specifična DNA tumorskog genoma mogla integrirati u bakterijski genom.

Važan cilj bio je zadržati DNK tumorskog genoma u bakteriji kako bi se aktivirali drugi geni. U ovom slučaju, gen za otpornost na antibiotike korišten je kao signal za otkrivanje raka. Ako su bakterije uspjele rasti na pločama s kulturom antibiotika, njihov gen za otpornost na antibiotike bio je aktivan i to je ukazivalo na otkrivanje raka.

Tim je proveo niz eksperimenata uvodeći novi bakterijski biosenzor i tumorske stanice u sve složenije sustave. Najprije su bakterije tretirane pročišćenom tumorskom genomskom DNA i biosenzor je uspješno otkrio tumorsku genomsku DNA.

Bakterije su zatim uzgajane zajedno sa živim tumorskim stanicama i ovdje se također može prepoznati DNK tumorskog genoma. Konačno, bakterije su ubrizgane u žive miševe, koji su ili imali tumore ili nisu. U mišjem modelu raka debelog crijeva, biosenzori su mogli pouzdano razlikovati između miševa s rakom debelog crijeva i bez njega.

Nakon ovih obećavajućih rezultata, bakterijski biosenzor je dodatno poboljšan i sada može razlikovati pojedinačne promjene parova baza unutar genomske DNK tumora. Ova tehnologija, nazvana CATCH (Cellular Assay for Targeted, CRISPR-Discriminated Horizontal Gene Transfer), ima veliki potencijal i mogla bi se koristiti u budućnosti za otkrivanje raznih bolesti, posebice infekcija i raka.

Međutim, tehnologija još nije spremna za korištenje u klinici. Istraživači aktivno rade na daljnjem razvoju kako bi poboljšali učinkovitost detekcije DNK i kritički procijenili izvedbu biosenzora u usporedbi s drugim dijagnostičkim testovima. Osim toga, mora se jamčiti sigurnost pacijenata i okoliša.

Međutim, možda najuzbudljivija perspektiva stanične medicine nije samo otkrivanje bolesti. Biosenzori bi se mogli programirati tako da kada se otkrije specifična sekvenca DNK, mogu pokrenuti specifičnu biološku terapiju izravno na mjestu gdje je bolest otkrivena u stvarnom vremenu.

Razvoj ove inovativne tehnologije rezultat je uspješne suradnje različitih znanstvenika i istraživača. Tim je uključivao profesora Jeffa Hastyja, dr. Roba Coopera, izvanrednu profesoricu Susan Woods i dr. Josephine Wright.

Rezultati ove studije su obećavajući, ali potrebna su daljnja ispitivanja kako bi se potvrdila učinkovitost biosenzora i istražila njegova potencijalna primjena u kliničkoj praksi. Međutim, budućnost stanične medicine izgleda obećavajuće i mogla bi dovesti do revolucionarnih promjena u dijagnozi i liječenju bolesti.

Ovaj je članak ponovno objavljen iz The Conversation pod licencom Creative Commons.