Исследователи из Университета Ватерлоо работают над новым методом лечения рака, основанным на генетически модифицированных бактериях, способных уничтожать опухоль изнутри. Подход использует микроорганизмы, которые естественным образом выживают только в бескислородной среде — именно такие условия характерны для центра многих плотных опухолей. Работа опубликована в журнале ACS Synthetic Biology.
В основе технологии лежит почвенная бактерия Clostridium sporogenes. Она может существовать исключительно там, где полностью отсутствует кислород. Внутренняя часть солидных опухолей состоит из мертвых клеток и практически лишена кислорода, что делает ее благоприятной средой для размножения таких микробов.
«Споры бактерий попадают в опухоль, находят там среду с большим количеством питательных веществ и без кислорода — что для них идеально, — и начинают расти. Таким образом бактерия фактически помогает организму избавиться от опухоли», — пояснил профессор химической инженерии Марк Окойн.
Однако у метода есть ограничение: по мере роста бактерии достигают внешних участков опухоли, где присутствует небольшое количество кислорода, и начинают погибать, не успевая полностью уничтожить злокачественные клетки.
Чтобы решить эту проблему, ученые встроили в геном Clostridium sporogenes ген от родственной бактерии, более устойчивой к кислороду. Это позволяет микроорганизмам дольше выживать на границе опухоли. При этом важно было избежать их активации в богатых кислородом средах, например в кровотоке.
«С помощью синтетической биологии мы собрали нечто вроде электрической схемы, но вместо проводов использовали участки ДНК», — рассказал профессор прикладной математики Брайан Ингаллс. — «Каждый фрагмент выполняет свою функцию, и в итоге получается предсказуемая система».
В предыдущих экспериментах команда доказала, что бактерию можно генетически модифицировать для повышения устойчивости к кислороду. Затем ученые протестировали систему контроля, запрограммировав бактерии вырабатывать зеленый флуоресцентный белок — это позволило убедиться, что активация происходит в нужный момент. Следующий этап — объединить обе модификации в одном штамме и протестировать его в доклинических моделях опухолей.
Ранее в мозге был выявлен механизм очистки от бляшек, вызывающих болезнь Альцгеймера.