A kutatók oxigénmentes környezetben növekvő baktériumokkal célozzák meg a tumorsejteket

„A baktériumspórák a daganatba jutnak, és egy olyan környezetet találnak, ahol rengeteg tápanyag van, de nincs oxigén, amit ez a mikroba kedvel, és elkezdi elfogyasztani a tápanyagokat, miközben növekszik” – magyarázta Marc Aucoin, a Waterloo vegyészmérnöki tanszékének professzora. „Így gyakorlatilag kolonizáljuk a daganat központi területét, és a baktérium lényegében megtisztítja a szervezetet a daganattól.”
A megközelítés középpontjában a talajban gyakori Clostridium sporogenes nevű baktérium áll. Ez a mikroba kizárólag teljesen oxigénmentes helyeken képes életben maradni. A szilárd daganatok belső magját elhalt sejtek alkotják, oxigén hiányában, ami tökéletes feltételeket biztosít a baktérium szaporodásához és terjedéséhez.
Az oxigénkorlát leküzdése
Van azonban egy kihívás: ahogy a baktériumok kiterjednek és elérik a daganat külső, oxigént tartalmazó részeit, elkezdenek elpusztulni, mielőtt teljesen megszüntetnék a rákos sejteket.
Ennek megoldására a kutatók beépítettek egy gént egy rokon baktériumból, amely jobban tolerálja az oxigént. Ez a módosítás lehetővé teszi, hogy a mérnöki baktériumok hosszabb ideig életben maradjanak a daganat külső részein.
A kutatóknak azt is szabályozniuk kellett, mikor aktiválódjon az oxigéntolerancia. Ha túl korán kapcsolna be, a baktériumok oxigénben gazdag területeken, például a véráramban is növekedni kezdenének, ami veszélyes lenne. Ennek elkerülésére a tudósok egy természetes bakteriális kommunikációs mechanizmust, az úgynevezett quorum sensinget (bakteriális kommunikációt) alkalmazták.
A quorum sensing kémiai jeleken alapul, amelyeket a baktériumok bocsátanak ki. Ahogy a számuk növekszik, a jel erősebbé válik. Csak amikor elegendő baktérium gyűlik össze a daganatban, a jel eléri azt a szintet, ami bekapcsolja az oxigénrezisztens gént. Ez biztosítja, hogy a baktériumok csak akkor aktiválják a túlélési mechanizmusukat, amikor tényleg szükség van rá.
Szintetikus biológia és DNS-áramkörök
Egy korábbi vizsgálatban a csapat azt is kimutatta, hogy a Clostridium sporogenes genetikai módosítással jobban ellenállhat az oxigénnek. Egy következő kísérletben a quorum sensing mechanizmust úgy tesztelték, hogy a baktériumokat zöld fluoreszcens fehérjét termelőre programozták, így ellenőrizni tudták, hogy a rendszer a megfelelő időben aktiválódik.
„A szintetikus biológia segítségével valami olyasmit építettünk, mint egy elektromos áramkört, de a vezetékek helyett DNS-darabokat használtunk” – mondta Brian Ingalls, a Waterloo alkalmazott matematikai tanszékének professzora. „Mindegyik darabnak megvan a feladata. Ha helyesen állítjuk össze őket, egy kiszámíthatóan működő rendszert kapunk.”
A következő lépés az, hogy az oxigéntolerancia gént és a quorum sensing szabályozó rendszert egyetlen baktériumba kombinálják, és preklinikai kísérletekben teszteljék a daganatok ellen.
asdasd
Fő prioritás a legmagasabb szintű műszaki és nukleáris biztonság fenntartása
Vélemény és vita
A rovatban megjelenő írások a szerzők saját véleményét tükrözik.