Kreirajući nove tehnološki usavršene senzore, naučnici s Kalifornijskog univerziteta u San Dijegu i njihove kolege iz Australije napravili su bakterije koje detektuju prisustvo tumorske DNK u živim organizmima.
Njihova inovacija, kojom je detektovan rak debelog crijeva kod miševa, mogla bi utrti put novim biosenzorima sposobnim da identifikuju razne infekcije, karcinome i druge bolesti.
Mutacije izvan ćelija
Bakterije su ranije dizajnirane da izvršavaju različite dijagnostičke i terapeutske funkcije, ali nisu mogle da identifikuju određene sekvence DNK i mutacije izvan ćelija. Nova ćelijska analiza CATCH je dizajnirana da radi upravo to, piše „Science Daily“.
- Kad smo započeli ovaj projekt prije četiri godine, nismo čak bili sigurni da li je upotreba bakterija kao senzora za DNK kod sisara moguća - rekao je Džef Hejsti, profesor bioloških nauka i inženjeringa na Kalifornijskom univerzitetu u San Dijegu, prenosi Telegraf.rs.
Poznato je da tumori rasijavaju ili šire svoju DNK u okolne sredine. Mnoge tehnologije mogu da analiziraju pročišćenu DNK u laboratoriju, ali ne mogu da detektuju DNK na mjestu gdje je ispuštena. U okviru CATCH strategije, istraživači su kreirali bakterije pomoću CRISPR tehnologije kako bi testirali nevezane sekvence DNK na genomskom nivou i uporedili te uzorke sa ranije utvrđenim sekvencama raka.
Detekcija DNK koju oslobađaju tumori
- Mnoge bakterije mogu uzeti DNK iz svojih sredina, što je sposobnost poznata kao prirodna kompetentnost - rekao je Rob Kuper iz Instituta za sintetičku biologiju.
Počeli su da formulišu mogućnost inžinjeringa bakterija, koje su već prisutne u debelom crijevu, kao novih biosenzora koji bi mogli biti upotrijebljeni u crijevima radi detekcije DNK koju oslobađaju tumori. Fokusirali su se na Acinetobacter baylyi, bakteriju u kojoj je Kuper identifikovao elemente neophodne za uzimanje DNK i upotrebu CRISPR radi njene analize.
- Znajući da DNK nevezana za ćelije može biti upotrijebljena kao signal, ili imput, radili smo na kreiranju bakterija koje bi reagovale na tumorsku DNK u trenutku i na mjestu detekcije bolesti - rekao je Den Vortli, gastroenterolog pri Klinici za kolonoskopiju u Brizbejnu u Australiji.
Istraživači su dizajnirali, napravili i testirali Acinetobacter baylyi kao senzor za identifikaciju DNK iz KRAS, gena koji mutira u mnogim karcinomima.
Programirali su bakteriju sa CRISPR sistemom dizajniranim da razlikuje mutirane od normalnih (nemutiranih) kopija KRAS. To znači da bi samo bakterije koje su preuzele mutirane oblike KRAS, koji se nalazi u prekanceroznim polipima i karcinomima, naprimjer, preživjele da signaliziraju ili reaguju na bolest.
„Bolesti će biti tretirane i sprečavane ćelijama, a ne pilulama“
Novo istraživanje je zasnovano na ranijim idejama u vezi sa horizontalnim genskim transferom, tehnikom koju organizmi koriste da prenose genetski materijal od jednog do drugog na način različit od tradicionalnog genetskog nasljeđivanja roditelj-dijete.
Iako je horizontalni genski transfer uveliko poznat između bakterija, istraživači su postigli svoj cilj primjene ovog koncepta od tumora kod sisara i ljudskih ćelija do bakterija.
Istraživači sad prilagođavaju svoju bakterijsku biosenzorsku strategiju sa novim sklopovima i različitim vrstama bakterija za detekciju i tretiranje karcinoma i infekcija kod ljudi.
Postoji ogroman potencijal u kreiranju bakterija za sprečavanje raka debelog crijeva, tumora koji je uronjen u struju bakterija, koje bi mogle pomoći ili spriječiti njegovu progresiju.
Vanredni profesor Sidarta Muherdži sa Kolumbijskog univerziteta kaže da će u budućnosti „bolesti biti tretirane i sprečavane ćelijama, a ne pilulama“. Bakterije koje mogu detektovati DNK u crijevima predstavljaju ogromnu šansu da budu čuvari koji će tražiti i uništavati gastrointestinalne i mnoge druge karcinome“.
- Postoji budućnost u kojoj niko ne mora da umre od raka debelog crijeva - smatra Vortli.
