Bakterie jedzą Raka a to wszystko w służbie dla człowieka

Ostatnia aktualizacja 20 sierpnia 2022

W leczeniu nowotworów konwencjonalne formy chemioterapii pomogły bardzo wielu pacjentom przedłużyć przeżycie, ale chemioterapia nadal wiąże się ze znaczną liczbą działań niepożądanych. Ponieważ substancje chemiczne masowo atakują komórki, które szybciej się rozmnażają, zdrowe komórki mieszków włosowych i komórki wyściółki żołądka mogą zostać poważnie uszkodzone, a pacjenci mogą cierpieć z powodu wypadania włosów i regurgitacji.

Aby z większą precyzją zwalczać komórki nowotworowe i chronić zdrowe komórki, naukowcy poszukują również lepszych alternatywnych metod leczenia, a obiecującą klasą pomocników okazują się być mikroby, które normalnie uznalibyśmy za równie niebezpieczne. Naukowcy z Instytutu Technologicznego Caltech w Kalifornii, stworzyli klasę bakterii, które mogą być kontrolowane przez fale dźwiękowe, co posłuży im jako narzędzie do precyzyjnego zabijania komórek nowotworowych. Kiedy bakterie są wstrzykiwane myszom, mogą przeniknąć do wnętrza guza, a wtedy badacze mogą uruchomić przełącznik zainstalowany w bakterii, aby uwolnić leki przeciwnowotworowe.

Zgodnie z artykułem opublikowanym w Nature Communications, w badaniach wykorzystano bakterię E. coli o nazwie Nissle 1917, której bezpieczeństwo zostało po raz pierwszy udowodnione i zatwierdzone do stosowania w medycynie ludzkiej. Po przedostaniu się do krwiobiegu bakterie te przemieszczają się po całym organizmie, ale oczywiście nasz układ odpornościowy nie pozostaje bezczynny i pozbywa się większości z nich, z wyjątkiem jednego miejsca, gdzie nie mogą nic zrobić: obszaru guza. Ponieważ mikrośrodowisko guza jest często osłabione immunologicznie, bakterie, które tam migrują, również przeżyją.

Mając na uwadze specjalizację w leczeniu nowotworów, zespół postanowił zmodyfikować bakterie, wprowadzając do nich nowe geny, tak aby mogły one przenosić potrzebne nam właściwości. Pierwszy rodzaj wprowadzonego genu jest wykorzystywany do produkcji nano-przeciwciał hamujących białka guza, które zwalczają układ odpornościowy i mogą przełamać mikrośrodowisko guza o obniżonej odporności. Drugi gen działa jak przełącznik wyczuwający ciepło, aktywując geny nanobiałek tylko wtedy, gdy temperatura osiągnie pewien limit, co jest równoznaczne z kontrolowaniem ekspresji nanobiałek.

W eksperymentach ten przełącznik temperatury aktywował się w temperaturze 42-43°C, co oznacza, że nanobiałka nie byłyby uwalniane w normalnej temperaturze ciała i badacze musieli dodatkowo stworzyć sytuację ocieplenia poprzez wprowadzenie warunków zewnętrznych. Oczywiście niektóre nowotwory znajdują się głęboko w ciele i nie można dotrzeć do bakterii poprzez ogrzanie powierzchni ciała.

W tym przypadku badacze zastosowali technologię ogniskowania ultradźwięków, która wykorzystuje ultradźwięki jako źródło energii, emitując większość fal dźwiękowych w głąb ciała i ogniskując je, co pozwala kontrolować temperaturę w danym miejscu poprzez konwersję fal dźwiękowych i energii cieplnej. Tkanki wokół punktu ogniskowania nie są naruszane, więc tylko guz jest poddawany działaniu określonego środowiska temperaturowego.

Aby sprawdzić, czy zmodyfikowane bakterie zadziałają zgodnie z oczekiwaniami, wybrano grupę myszy z guzami, którym wstrzyknięto bakterie, gdy guzy urosły do określonej objętości. Zastosowana w badaniu technika ultradźwiękowa pozwoliła w ciągu pięciu minut podnieść temperaturę w obszarze guza z 37°C do 43°C. Po zakończeniu eksperymentu badacze pobrali próbki guzów do analizy.

Technika ultradźwiękowa z wykorzystaniem zmodyfikowanych bakterii znacząco zmniejszyła rozmiar guzów w porównaniu z grupą kontrolną, a zmodyfikowane bakterie w guzach pozostawały żywotne przez ponad dwa tygodnie po aktywacji. Jeden z sześciu leczonych guzów całkowicie zniknął po leczeniu. Ponadto zmodyfikowane bakterie gromadziły się tylko w obszarze guza, a w próbkach wątroby i śledziony myszy znajdowała się bardzo mała liczba zmodyfikowanych bakterii, a jedynym skutkiem ubocznym były możliwe oparzenia skóry.

źródło: https://www.caltech.edu/about/news/fighting-cancer-with-sound-controlled-bacteria