Naudojant ląsteles, o ne tabletes, buvo galima aptikti daugybę ligų, išvengti ir išgydyti: medicininės terapijos ateitis.

Naudojant ląsteles, o ne tabletes, buvo galima aptikti daugybę ligų, išvengti ir išgydyti: medicininės terapijos ateitis.

Pasitelkdami kompetentingas bakterijas

Šiandien moksle paskelbtame naujame tyrime aprašoma, kaip mokslininkai genetiškai modifikuotos bakterijos sėkmingai aptikti vėžio ląsteles. Šis proveržis galėtų padėti pagerinti vėžio diagnozę ir ateityje galimai įgalinti tikslinius biologinius gydymo būdus.

Projektas prasidėjo sintetinio biologo Robo Cooperio pokalbiu per savaitinį laboratorijos susitikimą Kalifornijos universitete, San Diege. Cooperis dirbo tiriant genų ir genų perdavimo bakterijose tyrimą.

Genai yra pagrindiniai genetinio paveldėjimo vienetai. Be kita ko, jie nustato savybes, kurias paveldime iš savo tėvų. Genų perdavimas apima genų perkėlimą iš vienos ląstelės į kitą. Tai gali atsirasti vertikaliai, kai ląstelė dalijasi ir atkartoja jos DNR arba horizontaliai, kai keičiasi DNR tarp nesusijusių ląstelių.

Horizontalus genų perdavimas yra plačiai paplitęs mikrobų pasaulyje. Kai kurios bakterijos gali absorbuoti genus iš laisvosios DNR jų artimiausioje aplinkoje. Tai atsitinka, kai ląstelės miršta ir jų DNR išsiskiria. Bakterijos gali absorbuoti šią laisvą DNR į savo ląsteles ir naudoti ją evoliucijai pritaikyti.

Šis procesas leidžia bakterijoms ištirti jų aplinką ir pasiimti genus, kurie galėtų suteikti jiems pranašumą. Genetiškai modifikuojančių bakterijų, skirtų vėžiui nustatyti, idėja grindžiama tuo, kad vėžį apibūdina ląstelių genetinės medžiagos pokyčiai.

Tyrėjai pasirinko bakterijų acinetobacter Baylyi kaip eksperimentinį biosensorių ligoms nustatyti. A. Balyi genomas buvo modifikuotas taip, kad joje būtų ilgos DNR sekos, panašios į žmogaus vėžio geną, kurį jie norėjo užfiksuoti. Šios „papildomos“ DNR sekos veikė kaip lipnūs paviršiai, kur specifinis naviko genomo DNR buvo galima integruoti į bakterinį genomą.

Svarbus tikslas buvo išlaikyti naviko genomo DNR bakterijoje, kad suaktyvintumėte kitus genus. Šiuo atveju tai buvo atsparumo antibiotikams genas, kuris buvo naudojamas kaip signalas vėžiui nustatyti. Jei bakterijos sugebėjo augti antibiotikų kultūros plokštelėse, jų atsparumo antibiotikams genas buvo aktyvus ir tai rodo vėžio nustatymą.

Komanda atliko daugybę eksperimentų, įvedančių naują bakterijų biosensorių ir naviko ląsteles į vis sudėtingesnes sistemas. Pirmiausia bakterijos buvo gydomos išgrynintos naviko genomo DNR, o biosensorius sėkmingai aptiko naviko genomo DNR.

Tada bakterijos buvo auginamos kartu su gyvomis naviko ląstelėmis, o čia taip pat buvo galima atpažinti naviko genomo DNR. Galiausiai bakterijos buvo įšvirkštos į gyvos pelės, kurios arba turėjo navikus, arba ne. Pelių storosios žarnos vėžio modelyje biosensoriai galėjo patikimai atskirti peles su storosios žarnos vėžiu ir be jo.

Po šių perspektyvių rezultatų bakterijų biosensorius buvo dar patobulintas ir dabar gali atskirti atskirus bazinių porų pokyčius naviko genomo DNR. Ši technologija, vadinama „Catch“ (ląstelių tyrimas, skirtas tiksliniam, CRISPR diskriminuotam horizontaliam genų perdavimui), turi didelį potencialą ir ateityje gali būti naudojamas aptikti įvairias ligas, ypač infekcijas ir vėžį.

Tačiau technologija dar nėra paruošta naudoti klinikoje. Tyrėjai aktyviai stengiasi toliau tobulinti DNR aptikimo efektyvumą ir kritiškai įvertinti biosensoriaus efektyvumą, palyginti su kitais diagnostikos tyrimais. Be to, reikia garantuoti pacientų ir aplinkos saugumą.

Tačiau turbūt labiausiai jaudinanti ląstelių medicinos perspektyva yra ne tik ligos nustatymas. Biosensoriai galėtų būti užprogramuoti taip, kad aptikus specifinę DNR seką, jie galėtų suaktyvinti specifinę biologinę terapiją tiesiai toje vietoje, kur liga nustatoma realiuoju laiku.

Šios novatoriškos technologijos plėtra yra sėkmingo įvairių mokslininkų ir tyrėjų bendradarbiavimo rezultatas. Komandoje dalyvavo profesorius Jeffas Hasty, dr. Robas Cooperis, docentė Susan Woods ir dr. Josephine Wright.

Šio tyrimo rezultatai yra perspektyvūs, tačiau norint patvirtinti biosensoriaus veikimą ir ištirti jo galimą pritaikymą klinikinėje praktikoje, reikia atlikti papildomus tyrimus. Tačiau ląstelių medicinos ateitis atrodo perspektyvi ir gali sukelti revoliucinius ligos diagnozavimo ir gydymo pokyčius.

Šis straipsnis buvo pakartotinai paskelbtas iš pokalbio pagal „Creative Commons“ licenciją.