Един ден модифицирани микроби биха могли да откриват рака на червата независимо къде точно се е скрил.

Това е надеждата на международен екип от изследователи, които показаха как с помощта на няколко инструкции вид бактерия може да разкрие рака на червата, докато той се формира в клетъчни и животински модели на заболяването.

Макар че до клиничните изпитания на този подход остават още години и са необходими допълнителни изследвания, за да се провери неговата ефикасност и безопасност, идеята за използване на модифицирани микроби като инструменти за диагностика не е толкова странна, колкото си мислите.

Стомашно-чревният ни тракт е покрит с бактерии и учените се опитват да използват естествените способности на определени щамове, за да ги накарат да работят като пробиотични сензори. Тези "биосензори" вече са показали обещаващи резултати при наблюдението на здравето на червата и откриването на чревно кървене, инфекции и чернодробни тумори - поне при мишки и прасета.

В това ново изследване екип, ръководен от биолога Робърт Купър от Калифорнийския университет в Сан Диего, е създал бактерии, които откриват отрязъци от ДНК, отделени от лабораторно отгледани клетки на колоректален рак и мишки, които са носители на колоректални тумори.

"Това изследване показва как бактериите могат да бъдат проектирани така, че да откриват специфични ДНК последователности, за да се диагностицира заболяване на труднодостъпни места", казва биомедицинският учен и автор на изследването Сюзън Уудс от Университета в Аделаида, Австралия.

Изследователите използват Acinetobacter baylyi - бактериален крадец, известен със способността си да извлича ДНК от околната среда.

Обикновено A. baylyi използва тази способност за извличане на храна (наречена естествена компетентност), за да включи части от ДНК в собствения си геном, които могат да осигурят нови генетични рецепти за полезни протеини.

Изследователите снабдяват A. baylyi с инструкции да търси специфични последователности, носещи мутации, които често се срещат при колоректалния рак. Те откриват, че A. baylyi може да разграничава мутациите, причиняващи рак, и безвредните генетични грешки в свободно плаващата ДНК, изхвърлена от клетките.

Както можете да видите на диаграмата по-долу, програмируемата система е проектирана така, че ако A. baylyi открие някаква туморна ДНК, да включи материала в собствения си геном и да активира ген за антибиотична резистентност. При това положение A. baylyi, извлечена от изпражненията на гостоприемника, може да расте върху агарови плаки, съдържащи антибиотици - сигнал, че са открити ракови клетки.

Бактерии, създадени да откриват ДНК, изхвърлена от ракови клетки. (Cooper et al., Science, 2023)

"Това показва, че нашата система за биосензори може да се използва за улавяне на ДНК на колоректален рак в рамките на сложна екосистема", казва Уудс.

Засега биосензорът е предназначен за откриване на определени мутации на KRAS, които се срещат при около 40 % от случаите на колоректален рак, както и при една трета от случаите на рак на белия дроб и повечето случаи на рак на панкреаса.

Преди потенциалната му употреба при хора, изследователите ще трябва да докажат, че A. baylyi може да се доставя безопасно през устата и може надеждно да открива ракови клетки в проби от изпражнения.

Чувствителността на системата - нивото на свободно плаващата туморна ДНК, която A. baylyi може постоянно да открива - ще определи доколко тя е полезна в клиниката и дали може да позволи ранно откриване на рак на червата, както се надяват изследователите.

Изследователите ще трябва също така да проучат как биосензорът A. baylyi се сравнява с други, по-инвазивни методи за откриване на ракови образувания, като например колоноскопията, при която директно се вземат проби от подозрителни клетки.

Случаите на рак на дебелото черво се увеличават при хора под 50 години, въпреки че програмите за скрининг на рака обикновено не обхващат младите.

Проучването е публикувано в Science.

Източник: Science Alert