S pomocou buniek namiesto tabliet bolo možné rozpoznať, zabrániť a vyliečiť veľa chorôb: budúcnosť lekárskej terapie.

S pomocou buniek namiesto tabliet bolo možné rozpoznať, zabrániť a vyliečiť veľa chorôb: budúcnosť lekárskej terapie.

Využívanie kompetentných baktérií

Nová štúdia publikovaná vo vede dnes popisuje, ako vedci geneticky zmenili baktérie, aby úspešne rozpoznávali rakovinové bunky. Tento prielom by mohol pomôcť zlepšiť diagnostiku rakoviny a v budúcnosti umožniť cielené biologické terapie.

Projekt sa začal prednáškou syntetického biológa Roba Coopera počas týždenného laboratórneho stretnutia na Kalifornskej univerzite v San Diegu. Cooper sa zaoberal vyšetrením génov a prenosom génov v baktériách.

Gény sú základné jednotky genetického dedičstva. Okrem iného určujú vlastnosti, ktoré zdedíme od našich rodičov. Počas prenosu génov sa gény prenášajú z jednej bunky do druhej. To môže byť vertikálne, ak sa bunka zdieľa a replikuje svoju DNA alebo horizontálne, keď sa DNA vymieňa medzi bunkami súvisiacimi s nimi.

Horizontálny gentleanský prenos je rozšírený v mikrobiálnom svete. Niektoré baktérie môžu absorbovať gény z voľnej DNA z ich bezprostredného okolia. Stáva sa to, keď bunky zomrú a ich DNA sa uvoľní. Baktérie môžu obsahovať tieto voľné DNA do svojich vlastných buniek a použiť ich na evolučné prispôsobenie.

Tento proces umožňuje baktériám skúmať svoje okolie a zaznamenávať gény, ktoré by im mohli ponúknuť výhodu. Myšlienka genetickej zmeny baktérií na detekciu rakoviny je založená na skutočnosti, že rakovina je definovaná zmenami v genetickom materiáli buniek.

Vedci sa rozhodli pre baktériu Acinetobacter Baylyi ako testovací senzor BIOS na rozpoznávanie chorôb. Genóm A. Baylyi bol modifikovaný takým spôsobom, že obsahoval dlhé sekvencie DNA, ktoré sa podobali sekvenciám ľudskej rakoviny, ktoré chceli pochopiť. Tieto „komplementárne“ sekvencie DNA pôsobili ako adhezívne oblasti, na ktorých by sa mohla špecifická tumoromózna DNA integrovať do genómu baktérií.

Dôležitým cieľom bolo udržať baktériu nádoromóznu v baktérii na aktiváciu ďalších génov. V tomto prípade to bol gén rezistencie na antibiotiká, ktorý sa použil ako signál na detekciu rakoviny. Ak boli baktérie schopné rásť na doštičkách antibiotík, ich gén rezistencie na antibiotiká bol aktívny, čo naznačovalo, že detekcia rakoviny.

Tím uskutočnil niekoľko experimentov, v ktorých sa nový bakteriálny biosenzor a nádorové bunky priviedli do stále zložitejších systémov. Najprv boli baktérie liečené vyčistenou tumorómovou DNA a biosenzor úspešne rozpoznal DNA tumoromózy.

Potom boli baktérie chované spolu so živými nádorovými bunkami a tu bolo možné rozpoznať aj tumorómovú DNA. Nakoniec boli baktérie injektované živým myšiam, ktoré mali buď nádory alebo nie. V myšacom modeli pre rakovinu hrubého čreva sa biosenzory spoľahlivo rozlišovali medzi myšami s rakovinou hrubého čreva a bez neho.

Podľa týchto sľubných výsledkov sa senzor baktérií BIOS ďalej zlepšil a teraz môže rozlíšiť jednotlivé zmeny páru báz v rámci DNA turgomom. Táto technológia nazývaná Catch (bunkový test pre cielené, horizontálne prenos génov diskriminovaných CRIPPR) má veľký potenciál a v budúcnosti by sa mohla použiť na rozpoznávanie rôznych chorôb, najmä infekcií a rakoviny.

Táto technológia však ešte nie je pripravená na použitie na klinike. Vedci aktívne pracujú na ďalšom vývoji s cieľom zlepšiť účinnosť detekcie DNA a kriticky vyhodnotiť výkonnosť biosenzoru v porovnaní s inými diagnostickými testmi. Okrem toho musí byť zaručená bezpečnosť pacientov a životného prostredia.

Najzaujímavejšou perspektívou bunkovej medicíny nie je iba detekcia chorôb. Bio -senzory by sa mohli naprogramovať takým spôsobom, aby mohli spustiť špecifickú biologickú terapiu, keď sa rozpoznáva sekvencia DNA, priamo v bode, keď je choroba rozpoznávaná v reálnom čase.

Vývoj tejto inovatívnej technológie je výsledkom úspešnej spolupráce medzi rôznymi vedcami a výskumníkmi. Medzi tím patril profesor Jeff Hasty, Dr. Rob Cooper, docentka Susan Woods a Dr. Josephine Wright.

Výsledky tejto štúdie sú sľubné, ale na overenie výkonnosti biosenzora sú potrebné ďalšie testy, ale na preskúmanie jeho možnej aplikácie v klinickej praxi. Budúcnosť bunkovej medicíny však vyzerá sľubne a mohla by viesť k revolučným zmenám v diagnostike a liečbe chorôb.

Tento článok bol opätovne publikovaný na základe licencie Creative Commons z konverzácie.