Ved hjelp av celler i stedet for tabletter, kan mange sykdommer gjenkjennes, forhindres og herdes: fremtiden for medisinsk terapi.

Ved hjelp av celler i stedet for tabletter, kan mange sykdommer gjenkjennes, forhindres og herdes: fremtiden for medisinsk terapi.

utnytte kompetente bakterier

En ny studie publisert i Science i dag beskriver hvordan forskere har genetisk endret bakterier for å lykkes med å gjenkjenne kreftceller. Dette gjennombruddet kan bidra til å forbedre diagnosen kreft og for å muliggjøre målrettede biologiske terapier i fremtiden.

Prosjektet startet med et foredrag av den syntetiske biologen Rob Cooper under et ukentlig laboratoriemøte ved University of California i San Diego. Cooper omhandlet undersøkelsen av gener og genoverføring i bakterier.

Gener er de grunnleggende enhetene for genetisk arv. De bestemmer blant annet egenskapene vi arver fra foreldrene våre. Under genoverføringen overføres gener fra en celle til en annen. Dette kan være vertikalt hvis en celle deler seg selv og repliserer DNA, eller horisontalt når DNA byttes mellom ikke -relaterte celler.

Den horisontale gentleanoverføringen er utbredt i den mikrobielle verden. Enkelte bakterier kan absorbere gener fra det frie DNA fra deres umiddelbare nærhet. Dette skjer når celler dør og deres DNA frigjøres. Bakterier kan inkludere disse frie DNA -ene i sine egne celler og bruke dem til å tilpasse seg evolusjonært.

Denne prosessen gjør det mulig for bakterier å utforske omgivelsene og registrere gener som kan gi dem en fordel. Ideen bak den genetiske endringen av bakterier for kreftdeteksjon er basert på det faktum at kreft er definert av endringer i det genetiske materialet i cellene.

Forskerne valgte bakterien Acinetobacter Baylyi som en test BIOS -sensor for å gjenkjenne sykdommer. Genomet til A. Baylyi ble modifisert på en slik måte at det inneholdt lange DNA -sekvenser som lignet på menneskets kreft som de ønsket å forstå. Disse "komplementære" DNA -sekvensene fungerte som limområder som det spesifikke tumoromousom DNA kunne integreres i genomet til bakterier.

Et viktig mål var å holde bakterien tumoromous i bakterien for å aktivere andre gener. I dette tilfellet var det et antibiotikaresistensgen som ble brukt som et signal for påvisning av kreft. Hvis bakteriene var i stand til å vokse på antibiotikakulturplater, var deres antibiotikaresistensgen aktiv, og dette indikerte at kreftdeteksjon.

Teamet gjennomførte en rekke eksperimenter der den nye bakteriebiosensoren og tumorcellene ble brakt inn i stadig mer komplekse systemer. Først ble bakteriene behandlet med renset tumoroma-DNA, og biosensoren gjenkjente tumoromousom DNA med suksess.

Da ble bakteriene avlet sammen med levende tumorceller, og også her kunne Tumoroma -DNA gjenkjennes. Til slutt ble bakteriene injisert i levende mus som enten hadde svulster eller ikke. I en musemodell for tykktarmskreft ble biosensorene pålitelig skilt mellom mus med og uten tykktarmskreft.

I henhold til disse lovende resultatene har BIOS -sensoren blitt forbedret og kan nå skille individuelle baseparendringer i tumorgomom -DNA. Denne teknologien som kalles fangst (cellulær analyse for målrettet, CRISPR-diskriminert horisontal genoverføring) har stort potensiale og kan brukes i fremtiden for å gjenkjenne en rekke sykdommer, spesielt infeksjoner og kreft.

Teknologien er imidlertid ennå ikke klar til bruk på klinikken. Forskerne jobber aktivt med videreutviklingen for å forbedre effektiviteten av DNA -deteksjon og kritisk vurdere ytelsen til biosensoren sammenlignet med andre diagnostiske tester. I tillegg må sikkerheten til pasienter og miljøet garanteres.

Det mest spennende perspektivet på cellulær medisin er ikke bare påvisning av sykdommer. Biosensorer kan programmeres på en slik måte at de kan utløse spesifikk biologisk terapi når sekvensen av DNA gjenkjennes, direkte på det punktet hvor sykdommen gjenkjennes i sanntid.

Utviklingen av denne innovative teknologien er et resultat av vellykket samarbeid mellom forskjellige forskere og forskere. Teamet inkluderte Professor Jeff Hasty, Dr. Rob Cooper, førsteamanuensis Susan Woods og Dr. Josephine Wright.

Resultatene fra denne studien er lovende, men ytterligere tester er nødvendige for å validere ytelsen til biosensoren og for å undersøke dens mulige anvendelse i klinisk praksis. Fremtiden til cellulær medisin ser imidlertid lovende ut og kan føre til revolusjonerende endringer i diagnose og behandling av sykdommer.

Denne artikkelen ble publisert under en Creative Commons -lisens fra samtalen.