Доктор Сангита Бхатия (Sangeeta Bhatia) и ее коллеги из Массачусетского технологического института в Кембридже (Великобритания), совместно с группой исследователей под руководством Джеффа Хасти (Jeff Hasty), биоинженера из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США), сумели «перепрограммировать» бактерию, которая, попав в организм мыши, будет производить биологический сигнал о присутствии опухоли. Об исследованиях рассказывает Science.
Доктор Сангита Бхатия (Sangeeta Bhatia) и ее коллеги из Массачусетского технологического института в Кембридже (Великобритания) ранее разрабатывали проект по обнаружению рака с помощью металлических наночастиц. В случае присутствия опухоли под воздействием частиц металла будут выделяться особые фрагменты белков — пептиды, которые могут быть обнаружены в моче. Но, к сожалению, как признаются исследователи, сигнал был слишком слабым, чтобы достоверно диагностировать онкологические заболевания. Зато команда поняла, что бактерии являются в этом случае потенциально более надежным средством диагностики.
Медики давно пытаются применять микроорганизмы для борьбы с такими опасными и распространенными заболеваниями, как рак. Еще в 1891 г. американский хирург Уильям Коли (William Coley) ввел бактериальные инъекции более тысячам пациентов с неоперабельными формами рака в надежде, что опухолевые образования уменьшатся. Этот метод иногда давал положительный эффект. Бактерии, действительно, охотно паразитировали в патологически измененных тканях, которые богаты питательными веществами и практически не содержат иммунных клеток, чтобы бороться с ними. Но результаты были неоднозначными, и с появлением химио- и лучевой терапии метод забылся.
Совсем недавно синтетические биологи начали модифицировать микроорганизмы для борьбы с раком и другими болезнями путем «преобразования» их таким образом, чтобы бактерии, например, выделяли токсины в злокачественные клетки. Два метода даже прошли клинические испытания, но пока не утверждены. Гораздо меньше усилий было приложено в области применения бактерий как средства диагностики заболеваний.
Исследователи начали с безвредного штамма бактерии из семейства кишечные палочки, которую обычно добавляют в кисломолочные продукты в качестве пробиотика для улучшения пищеварения. Сначала они ввели бактерии мышам и удостоверились, что микробы успешно миновали кишечник и проникли в опухоль в печени. Они «настроили» бактерии таким образом, чтобы при встрече с опухолью они выделяли естественный фермент, называемый LacZ.
Далее биологи ввели мышам соединение, которое в определенных условиях может давать люминесцентный эффект. Молекулярно оно состоит из сахара, связанного с люциферином (люминесцентным соединением). Когда две части соединения спаяны, оно не светится, но LacZ действует как химические ножницы и разрывает связь. В результате моча мыши с раковым заболеванием начинает светиться в спектре от желтого до красного. Более того, авторы исследования утверждают, что их метод способен диагностировать опухоль менее одного квадратного миллиметра.
Другое исследование, проведенное в университете Монпелье (Франция) под руководством биохимика Джером Бонне (Jerome Bonnet), заключается в использовании микроорганизмов для выявления важнейшего симптома диабета, а именно повышенного уровня глюкозы в моче больных. Исследователи модифицировали бактерии таким образом, чтобы они производили большое количество красного флуоресцентного белка, как только уровень глюкозы в среде достигает определенной концентрации. Правда, для этого не надо вводить бактерии в организм человека. В этом смысле этот метод не лучше стандартных методов диагностики, однако, эксперты возлагают большие надежды на сам принцип использования микроорганизмов в диагностических целях.
К слову, ранее наш портал писал о другом исследовании, в ходе которого для диагностики заболеваний используется микрофлора из полости рта.
