Tabletta helyett sejtek segítségével számos betegség kimutatható, megelőzhető és gyógyítható lenne: az orvosi terápia jövője.

Tabletta helyett sejtek segítségével számos betegség kimutatható, megelőzhető és gyógyítható lenne: az orvosi terápia jövője.

Az illetékes baktériumok kihasználása

A Science-ben ma megjelent új tanulmány leírja, hogy a tudósok hogyan módosították genetikailag a baktériumokat a rákos sejtek sikeres kimutatása érdekében. Ez az áttörés segíthet a rák diagnosztizálásának javításában, és potenciálisan lehetővé teheti a célzott biológiai terápiákat a jövőben.

A projekt Rob Cooper szintetikus biológus előadásával kezdődött a Kaliforniai Egyetemen, San Diego-ban tartott heti labortalálkozón. Cooper a gének tanulmányozásán és a génátvitelen dolgozott baktériumokban.

A gének a genetikai öröklődés alapegységei. Többek között meghatározzák azokat a tulajdonságokat, amelyeket szüleinktől örökölünk. A génátvitel magában foglalja a gének egyik sejtből a másikba való átvitelét. Ez történhet függőlegesen, amikor egy sejt osztódik és replikálja DNS-ét, vagy vízszintesen, amikor a DNS-t nem rokon sejtek között cserélik.

A vízszintes génátvitel széles körben elterjedt a mikrobiális világban. Egyes baktériumok a közvetlen környezetükben lévő szabad DNS-ből képesek felszívni a géneket. Ez akkor történik, amikor a sejtek elpusztulnak, és DNS-ük felszabadul. A baktériumok képesek felszívni ezt a szabad DNS-t saját sejtjeikbe, és felhasználni az evolúciós alkalmazkodáshoz.

Ez a folyamat lehetővé teszi a baktériumok számára, hogy felfedezzék környezetüket, és felvegyék azokat a géneket, amelyek előnyt jelenthetnek számukra. A rák kimutatására szolgáló, genetikailag módosított baktériumok mögött meghúzódó ötlet azon a tényen alapul, hogy a rákot a sejtek genetikai anyagában bekövetkezett változások határozzák meg.

A kutatók az Acinetobacter baylyi baktériumot választották kísérleti bioszenzornak a betegségek kimutatására. Az A. baylyi genomját úgy módosították, hogy hosszú DNS-szekvenciákat tartalmazzon, amelyek hasonlóak az emberi rákgénhez, amelyet meg akartak ragadni. Ezek a „komplementer” DNS-szekvenciák adhezív felületekként működtek, ahol a specifikus tumorgenom-DNS integrálódhatott a bakteriális genomba.

Fontos cél volt, hogy a tumor genom DNS-ét a baktériumban tartsák, hogy más géneket aktiváljanak. Ebben az esetben ez egy antibiotikum rezisztencia gén volt, amelyet jelként használtak a rák kimutatására. Ha a baktériumok képesek voltak növekedni az antibiotikum-tenyésztő lemezeken, akkor az antibiotikum-rezisztencia génjük aktív volt, és ez a rák kimutatását jelezte.

A csapat kísérletsorozatot végzett az új bakteriális bioszenzor és a tumorsejtek egyre összetettebb rendszerekbe történő bevezetésével. Először a baktériumokat tisztított tumorgenomi DNS-sel kezelték, és a bioszenzor sikeresen detektálta a tumor genomiális DNS-t.

A baktériumokat ezután élő tumorsejtekkel együtt tenyésztették, és a tumor genom DNS-ét is itt lehetett felismerni. Végül a baktériumokat élő egerekbe fecskendezték be, amelyekben vagy volt daganat, vagy nem. A vastagbélrák egérmodelljében a bioszenzorok megbízhatóan meg tudták különböztetni a vastagbélrákos és a vastagbélrák nélküli egereket.

Ezen ígéretes eredményeket követően a bakteriális bioszenzor tovább fejlődött, és immár képes megkülönböztetni az egyes bázispáros változásokat a tumor genomiális DNS-ében. Ez a CATCH (Cellular Assay for Targeted, CRISPR-Discriminated Horizontal Gene Transfer) technológiában nagy lehetőségek rejlenek, és a jövőben felhasználható számos betegség, különösen fertőzések és rák kimutatására.

A technológia azonban még nem áll készen a klinikán való használatra. A kutatók aktívan dolgoznak a további fejlesztéseken, hogy javítsák a DNS-detektálás hatékonyságát, és kritikusan értékeljék a bioszenzor teljesítményét más diagnosztikai tesztekkel összehasonlítva. Ezenkívül garantálni kell a betegek és a környezet biztonságát.

A sejtgyógyászat talán legizgalmasabb lehetősége azonban nem csupán a betegségek felismerése. A bioszenzorokat úgy lehet programozni, hogy ha egy meghatározott DNS-szekvenciát észlelnek, akkor egy adott biológiai terápiát indítsanak el közvetlenül azon a helyen, ahol a betegséget valós időben észlelik.

Ennek az innovatív technológiának a fejlesztése a különböző tudósok és kutatók sikeres együttműködésének eredménye. A csapat tagja volt Jeff Hasty professzor, Dr. Rob Cooper, Susan Woods docens és Dr. Josephine Wright.

A tanulmány eredményei ígéretesek, de további tesztelésre van szükség a bioszenzor teljesítményének validálásához és a klinikai gyakorlatban való lehetséges alkalmazásának feltárásához. A sejtgyógyászat jövője azonban ígéretesnek tűnik, és forradalmi változásokhoz vezethet a betegségek diagnosztizálásában és kezelésében.

Ezt a cikket a The Conversation oldalból tették közzé Creative Commons licenc alatt.