Группа американских и австралийских ученых с помощью технологии генетического редактирования на основе CRISPR-Сas9 создала бактерии, которые могут обнаруживать присутствие ДНК опухоли в живом организме. Предполагается, что в будущем так можно будет выявлять рак и другие болезни.
Ранее бактерии создавали для выполнения различных диагностических и терапевтических функций, но им не хватало способности идентифицировать определенные последовательности ДНК и мутации вне клеток. Новая разработка предназначена именно для этого.
Свое внимание ученые решили сконцентрировать на колоректальном раке — в США он считается третьей по значимости причиной смерти от онкологических заболеваний. За основу взяли бактерии Acinetobacter baylyi — они находятся в толстом кишечнике. Их сделали чувствительными к мутантным копиям гена KRAS, связанного со многими видами рака.
Когда опухоль растет, она выделяет свою ДНК в окружающую среду. Анализировать очищенную ДНК в лаборатории исследователи уже научились, но обнаружить ДНК в месте ее высвобождения пока не удавалось. При этом многие бактерии могут поглощать ДНК из окружающей их среды — этот навык называется естественной компетентностью.
Когда бактерии встречают связанные с раком генетические мутации, они поглощают соответствующую ДНК и приобретают устойчивость к антибиотикам. После этого микроорганизмы выводят из организма и проверяют реакцию на лекарства. Если бактерии от обработки антибиотиком гибнут, значит, геномы не изменились и злокачественных новообразований нет. Но если бактерии начинают расти, вероятно, у человека уже развивается рак или появились предраковые состояния. Исследование опубликовано в журнале Science.
Это открытие назвали новой главой в области технологически продвинутых биологических сенсоров. Адъюнкт-профессор Сиддхартха Мукерджи из Колумбийского университета заявил, что в будущем «болезни будут лечить и предотвращать с помощью клеток, а не таблеток». «Живая бактерия, которая может обнаруживать ДНК в кишечнике, — это потрясающая возможность действовать в качестве часового для поиска и уничтожения желудочно-кишечного и многих других видов рака», — отметил он.
Новое изобретение требует дальнейшей разработки и исследований, поэтому ученые продолжат оптимизировать стратегию передовых биосенсоров. «Есть будущее, в котором никому не придется умирать от колоректального рака. Мы надеемся, что эта работа будет полезна биоинженерам, ученым, а в будущем и клиницистам для достижения этой цели», — заключили специалисты.
Ранее ученые с помощью нанотел альпака разработали инструмент, который поможет создать новые методы лечения рака толстой кишки, молочной железы, легких, кожи и крови.