Za pomocą komórek zamiast tabletek można było rozpoznać, zapobiec i wyleczyć: przyszłość terapii medycznej.

Za pomocą komórek zamiast tabletek można było rozpoznać, zapobiec i wyleczyć: przyszłość terapii medycznej.

Wykorzystanie kompetentnych bakterii

Nowe badanie opublikowane dzisiaj w Science opisuje, w jaki sposób naukowcy genetycznie zmienili bakterie, aby skutecznie rozpoznać komórki rakowe. Ten przełom może pomóc poprawić diagnozę raka i umożliwić ukierunkowane terapie biologiczne w przyszłości.

Projekt rozpoczął się od wykładu syntetycznego biologa Roba Coopera podczas cotygodniowego spotkania laboratoryjnego na University of California w San Diego. Cooper zajmował się badaniem genów i transferu genów w bakteriach.

są podstawowymi jednostkami dziedziczenia genetycznego. Między innymi określają cechy, które dziedziczymy po naszych rodzicach. Podczas transferu genów geny są przenoszone z jednej komórki do drugiej. Może to być pionowo, jeśli komórka dzieli się i replikuje jej DNA, lub poziomo, gdy DNA jest wymieniany między komórkami niezwiązanymi z nimi.

Horyzontalne dżentelmeńskie transfer jest szeroko rozpowszechniony w świecie drobnoustrojów. Niektóre bakterie mogą wchłaniać geny z wolnego DNA z ich bezpośredniego w pobliżu. Dzieje się tak, gdy komórki umierają, a ich DNA zostaną uwolnione. Bakterie mogą obejmować te wolne DNA we własnych komórkach i wykorzystywać je do dostosowania ewolucyjnego.

Proces ten umożliwia bakterii eksplorację otoczenia i rejestrowanie genów, które mogłyby dać im przewagę. Idea genetycznej zmiany bakterii do wykrywania raka opiera się na fakcie, że rak definiuje zmiany w materiale genetycznym komórek.

Naukowcy zdecydowali się na bakterie Acinetobacter Baylyi jako testowy czujnik BIOS do rozpoznawania chorób. Genom A. baylyi został zmodyfikowany w taki sposób, że zawierał długie sekwencje DNA, które przypominały genetyczne raka ludzkiego, które chcieli uchwycić. Te „komplementarne” sekwencje DNA działały jako obszary adhezyjne, na których można zintegrować specyficzny DNA nowotworu z genomem bakterii.

Ważnym celem było utrzymanie bakterii nowotworowej w bakterii w celu aktywacji innych genów. W tym przypadku był to gen oporności na antybiotyki, który zastosowano jako sygnał do wykrywania raka. Jeśli bakterie były w stanie rosnąć na płytkach hodowli antybiotykowej, ich gen oporności na antybiotyki był aktywny, co wskazało, że wykrywanie raka.

Zespół przeprowadził szereg eksperymentów, w których nowe bioczujniki bakteryjne i komórki nowotworowe zostały wprowadzone do coraz bardziej złożonych systemów. Po pierwsze, bakterie leczono oczyszczonym nowotworem-DNA, a bioczujnik rozpoznał DNA nowotworu.

Następnie bakterie hodowano razem z żywymi komórkami nowotworowymi i tutaj również można rozpoznać DNA nowotworu. Wreszcie bakterie wstrzyknięto żywe myszy, które albo miały guzy, albo nie. W mysim modelu raka okrężnicy bioczujniki były niezawodnie rozróżnione między myszami z rakiem okrężnicy i bez nich.

Zgodnie z tymi obiecującymi wynikami czujnik Bacteria BIOS został dodatkowo ulepszony i może teraz rozróżnić poszczególne zmiany pary zasad w DNA nowotworów. Ta technologia zwana catch (test komórkowy dla ukierunkowanego, dyskryminowanego przez CRISPR poziomego transfer genów) ma duży potencjał i może być wykorzystana w przyszłości do rozpoznania różnych chorób, zwłaszcza infekcji i raka.

Jednak technologia nie jest jeszcze gotowa do zastosowania w klinice. Naukowcy aktywnie pracują nad dalszym rozwojem w celu poprawy wydajności wykrywania DNA i krytycznej oceny wydajności bioczujnika w porównaniu z innymi testami diagnostycznymi. Ponadto należy zagwarantować bezpieczeństwo pacjentów i środowisko.

Najbardziej ekscytującą perspektywą medycyny komórkowej jest nie tylko wykrywanie chorób. Bio -sensory można zaprogramować w taki sposób, że mogą one wywołać określoną terapię biologiczną, gdy sekwencja DNA jest rozpoznawana, bezpośrednio w momencie rozpoznawania choroby w czasie rzeczywistym.

Rozwój tej innowacyjnej technologii jest wynikiem udanej współpracy między różnymi naukowcami i badaczami. Zespół obejmował profesor Jeff Hasty, dr Rob Cooper, profesor Susan Woods i dr Josephine Wright.

Wyniki tego badania są obiecujące, ale konieczne są dalsze testy w celu potwierdzenia wydajności bioczujnika i zbadania jego możliwego zastosowania w praktyce klinicznej. Jednak przyszłość medycyny komórkowej wygląda obiecująco i może prowadzić do rewolucyjnych zmian w diagnozie i leczeniu chorób.

Ten artykuł został ponownie opublikowany na licencji Creative Commons z rozmowy.