Η μέθοδος αυτή αξιοποιεί μικροοργανισμούς που επιβιώνουν φυσικά μόνο σε περιβάλλοντα χωρίς οξυγόνο — ακριβώς οι συνθήκες που επικρατούν στον πυρήνα πολλών συμπαγών όγκων
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Waterloo αναπτύσσουν μια νέα θεραπεία κατά του καρκίνου, βασισμένη σε γενετικά τροποποιημένα βακτήρια που έχουν την ικανότητα να καταστρέφουν όγκους εκ των έσω.
Η προσέγγιση αξιοποιεί μικροοργανισμούς που επιβιώνουν φυσικά μόνο σε περιβάλλοντα χωρίς οξυγόνο — ακριβώς οι συνθήκες που επικρατούν στον πυρήνα πολλών συμπαγών όγκων.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό ACS Synthetic Biology.
Η τεχνολογία βασίζεται στο βακτήριο του Clostridium sporogenes.
Αυτό μπορεί να επιβιώσει μόνο σε πλήρη απουσία οξυγόνου.
Το εσωτερικό των συμπαγών όγκων αποτελείται από νεκρά κύτταρα και στερείται ουσιαστικά οξυγόνου, καθιστώντας το ευνοϊκό περιβάλλον για τον πολλαπλασιασμό αυτών των μικροβίων.
«Τα βακτηριακά σπόρια εισέρχονται στον όγκο, βρίσκουν ένα περιβάλλον πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά και χωρίς οξυγόνο —ιδανικό για αυτά— και αρχίζουν να αναπτύσσονται.
Με αυτόν τον τρόπο, τα βακτήρια βοηθούν αποτελεσματικά το σώμα να απαλλαγεί από τον όγκο», εξήγησε ο καθηγητής χημικής μηχανικής Mark Aucoin.
Η συνθετική βιολογία και η αξιοποίηση τμημάτων του DNA στη μάχη κατά του καρκίνου
Ωστόσο, η μέθοδος παρουσιάζει έναν περιορισμό: καθώς τα βακτήρια αναπτύσσονται, φτάνουν στις εξωτερικές περιοχές του όγκου, όπου υπάρχει λίγο οξυγόνο, και αρχίζουν να πεθαίνουν χωρίς να εξοντώνουν πλήρως τα κακοήθη κύτταρα.
Για να αντιμετωπίσουν αυτό το ζήτημα, οι επιστήμονες εισήγαγαν ένα γονίδιο από ένα συγγενικό βακτήριο, πιο ανθεκτικό στο οξυγόνο, στο γονιδίωμα του Clostridium sporogenes.
Αυτό επιτρέπει στους μικροοργανισμούς να επιβιώνουν περισσότερο στα όρια του όγκου.
Επίσης, ήταν σημαντικό να αποφευχθεί η ενεργοποίησή τους σε περιβάλλοντα πλούσια σε οξυγόνο, όπως η κυκλοφορία του αίματος.
«Χρησιμοποιώντας τη συνθετική βιολογία, δημιουργήσαμε κάτι παρόμοιο με ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, αλλά αντί για καλώδια, χρησιμοποιήσαμε τμήματα DNA», δήλωσε ο καθηγητής Εφαρμοσμένων Μαθηματικών Brian Ingalls.
«Κάθε τμήμα επιτελεί τη δική του λειτουργία, με αποτέλεσμα ένα προβλέψιμο σύστημα».
Σε προηγούμενα πειράματα, η ομάδα απέδειξε ότι τα βακτήρια θα μπορούσαν να τροποποιηθούν γενετικά ώστε να αυξηθεί η αντοχή τους στο οξυγόνο.
Στη συνέχεια, οι επιστήμονες δοκίμασαν το σύστημα ελέγχου προγραμματίζοντας τα βακτήρια να παράγουν πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη, διασφαλίζοντας ότι η ενεργοποίηση συνέβη την κατάλληλη στιγμή.
Το επόμενο βήμα είναι ο συνδυασμός και των δύο τροποποιήσεων σε ένα ενιαίο στέλεχος και η δοκιμή του σε προκλινικά μοντέλα όγκων.
Παράλληλα, εντοπίστηκε πρόσφατα στον εγκέφαλο ένας μηχανισμός για τον καθαρισμό των πλακών που προκαλούν τη νόσο Alzheimer.
www.bankingnews.gr
Η προσέγγιση αξιοποιεί μικροοργανισμούς που επιβιώνουν φυσικά μόνο σε περιβάλλοντα χωρίς οξυγόνο — ακριβώς οι συνθήκες που επικρατούν στον πυρήνα πολλών συμπαγών όγκων.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό ACS Synthetic Biology.
Η τεχνολογία βασίζεται στο βακτήριο του Clostridium sporogenes.
Αυτό μπορεί να επιβιώσει μόνο σε πλήρη απουσία οξυγόνου.
Το εσωτερικό των συμπαγών όγκων αποτελείται από νεκρά κύτταρα και στερείται ουσιαστικά οξυγόνου, καθιστώντας το ευνοϊκό περιβάλλον για τον πολλαπλασιασμό αυτών των μικροβίων.
«Τα βακτηριακά σπόρια εισέρχονται στον όγκο, βρίσκουν ένα περιβάλλον πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά και χωρίς οξυγόνο —ιδανικό για αυτά— και αρχίζουν να αναπτύσσονται.
Με αυτόν τον τρόπο, τα βακτήρια βοηθούν αποτελεσματικά το σώμα να απαλλαγεί από τον όγκο», εξήγησε ο καθηγητής χημικής μηχανικής Mark Aucoin.
Η συνθετική βιολογία και η αξιοποίηση τμημάτων του DNA στη μάχη κατά του καρκίνου
Ωστόσο, η μέθοδος παρουσιάζει έναν περιορισμό: καθώς τα βακτήρια αναπτύσσονται, φτάνουν στις εξωτερικές περιοχές του όγκου, όπου υπάρχει λίγο οξυγόνο, και αρχίζουν να πεθαίνουν χωρίς να εξοντώνουν πλήρως τα κακοήθη κύτταρα.
Για να αντιμετωπίσουν αυτό το ζήτημα, οι επιστήμονες εισήγαγαν ένα γονίδιο από ένα συγγενικό βακτήριο, πιο ανθεκτικό στο οξυγόνο, στο γονιδίωμα του Clostridium sporogenes.
Αυτό επιτρέπει στους μικροοργανισμούς να επιβιώνουν περισσότερο στα όρια του όγκου.
Επίσης, ήταν σημαντικό να αποφευχθεί η ενεργοποίησή τους σε περιβάλλοντα πλούσια σε οξυγόνο, όπως η κυκλοφορία του αίματος.
«Χρησιμοποιώντας τη συνθετική βιολογία, δημιουργήσαμε κάτι παρόμοιο με ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, αλλά αντί για καλώδια, χρησιμοποιήσαμε τμήματα DNA», δήλωσε ο καθηγητής Εφαρμοσμένων Μαθηματικών Brian Ingalls.
«Κάθε τμήμα επιτελεί τη δική του λειτουργία, με αποτέλεσμα ένα προβλέψιμο σύστημα».
Σε προηγούμενα πειράματα, η ομάδα απέδειξε ότι τα βακτήρια θα μπορούσαν να τροποποιηθούν γενετικά ώστε να αυξηθεί η αντοχή τους στο οξυγόνο.
Στη συνέχεια, οι επιστήμονες δοκίμασαν το σύστημα ελέγχου προγραμματίζοντας τα βακτήρια να παράγουν πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη, διασφαλίζοντας ότι η ενεργοποίηση συνέβη την κατάλληλη στιγμή.
Το επόμενο βήμα είναι ο συνδυασμός και των δύο τροποποιήσεων σε ένα ενιαίο στέλεχος και η δοκιμή του σε προκλινικά μοντέλα όγκων.
Παράλληλα, εντοπίστηκε πρόσφατα στον εγκέφαλο ένας μηχανισμός για τον καθαρισμό των πλακών που προκαλούν τη νόσο Alzheimer.
www.bankingnews.gr
Σχόλια αναγνωστών