Специально созданные бактерии могут выедать опухоли изнутри

Исследовательская группа под руководством Университета Ватерлоо разрабатывает свежий средство для лечения рака, создавая «голодные» бактерии, которые буквально съедают опухоли изнутри. «Споры бактерий проникают в опухоль, где находят среду, богатую питательными веществами и лишённую кислорода,- а именно такие условия предпочитает этот организм,- и начинают поглощать эти питательные вещества и расти в размерах», — сказал доктор Марк Окоин, профессор химической инженерии в Ватерлоо. «Итак, бактерии колонизируют это пространство, и, по существу, избавляют организм от опухоли».

Ключевую роль в этом подходе играет бактерия Clostridium sporogenes, которая обычно встречается в почве и может расти только в среде, абсолютно лишённой кислорода. Ядро твёрдой раковой опухоли состоит из мёртвых клеток и не содержит кислорода, что делает его идеальной средой для размножения бактерии.

Но есть одна биологическая загвоздка: когда микроорганизмы, пожирающие рак, достигают внешних краёв опухолей, они подвергаются воздействию низких уровней кислорода и гибнут, не завершив свою миссию по полному уничтожению опухолей.

Чтобы решить эту проблему, исследователи сначала добавили в организм ген из родственной бактерии, которая лучше переносит кислород, что позволяет ему дольше жить вблизи внешней части целевой опухоли.

Затем они нашли способ включить ген, устойчивый к кислороду, в нужное время — что чрезвычайно важно для предотвращения непреднамеренного роста бактерий в местах с высоким содержанием кислорода, таких как кровоток — за счёт использования явления, известного как кворумное восприятие.

Проще говоря, кворумное восприятие связано с химическими сигналами, выделяемыми бактериями. Только когда в опухоли размножилось в достаточной степение количество бактерий, сигнал становится достаточно сильным, чтобы активировать ген, устойчивый к кислороду, что гарантирует, что это не произойдёт слишком рано.

В исследовании 2023 года учёные продемонстрировали, что Clostridium sporogenes можно модифицировать для толерантности к кислороду. А в новом исследовании, опубликованном в журнале ACS Synthetic Biology, они протестировали свою систему кворумного восприятия, заставив бактерии производить зелёный флуоресцентный белок.

«Используя синтетическую биологию, мы построили нечто похожее на электрическую цепь, но вместо проводов мы использовали фрагменты ДНК», — сказал доктор Брайан Инглс, профессор прикладной математики в Уотерлу. «Каждый фрагмент имеет свою функцию. При правильной сборке они образуют систему, которая работает предсказуемым образом».

Теперь исследователи планируют объединить кислородоустойчивый ген и алгоритм кворумного восприятия в одной бактерии и протестировать его на опухоли в доклинических испытаниях.