Група американських та австралійських вчених створила бактерії, які виявляють пухлинну ДНК. Розробка може відкрити шлях до створення біосенсорів, здатних визначати інфекції, рак та інші захворювання.
Створення корисних бактерій
Нове дослідження було опубліковано 11 серпня 2023 року. У своїй роботі вчені розповіли, що раніше бактерії були призначені для виконання різних діагностичних та терапевтичних функцій, але вони не могли визначати специфічні послідовності ДНК та мутації поза клітинами. Дослідники додали цю функцію.
Керівник наукової групи та професор Каліфорнійського університету в Сан-Дієго Джефф Хасті зазначив: «Коли ми розпочинали роботу чотири роки тому, ми не були впевнені, що використовувати бактерії як сенсор для ДНК ссавців взагалі можливо. Виявлення ракових та передракових захворювань шлунково-кишкового тракту – цікава клінічна можливість застосування нашого винаходу».
Як це працює
Коли пухлина збільшується, вона виділяє свою ДНК у навколишнє середовище. Багато технологій дозволяють аналізувати ДНК у лабораторних умовах, але вони не здатні знайти її у місці вивільнення. Дослідники створили бактерії для тестування послідовностей ДНК, що вільно плавають, на геномному рівні — з використанням технології CRISPR (так називаються « генетичні ножиці», що дозволяють редагувати геном).
Нові бактерії виявляють безклітинну ДНК та поглинають її. Потім мікроорганізми виводять із організму та перевіряють на стійкість до антибіотиків. Якщо бактерії гинуть від обробки антибіотиками, то злоякісних утворень немає. Якщо ж мікроорганізми починають рости, це говорить про розвиток в пацієнта раку. Це означає, що раніше бактерія зіткнулася зі зв’язаними з раком генетичними мутаціями і, поглинувши цю ДНК, набула стійкості до антибіотиків.
Вибір відповідних бактерій
Вчені вирішили взяти бактерії, які широко представлені в товстій кишці і які можна було б використовувати всередині кишечника для виявлення ДНК, яка виділяється з колоректальних пухлин (рак у різних відділах товстої кишки). Вони зупинилися на бактерії Acinetobacter baylyi. В ній були відібрані елементи, необхідні для захоплення та аналізу ДНК.
Працюючи з австралійськими колегами Сьюзан Вудс та Жозефіною Райт, дослідники перетворили Acinetobacter baylyi на сенсор для виявлення гена, який мутує у багатьох видах раку. За допомогою технології CRISPR бактерія була запрограмована на виявлення.
Передача необхідних бактерій
Нове дослідження ґрунтується на попередніх ідеях, пов’язаних із горизонтальним перенесенням генів. У такий спосіб організми передають один одному генетичний матеріал, що відрізняється від традиційного наслідування від батьків до потомства. Вчені змогли горизонтально передати гени від пухлин ссавців до бактерій. Джозефіна Райт зазначила: «Це було неймовірно, коли я побачила під мікроскопом бактерії, що поглинули пухлини ДНК. У мишей із раковими клітинами виросли цілі колонії бактерій».
Наразі дослідники адаптують стратегію створення біосенсорів для виявлення та лікування ракових захворювань та інфекцій людини. Сьюзан Вудс зазначає: «Існує величезний потенціал для інженерії бактерій з метою запобігання раку товстого кишківника. Пухлина просто поринає в потік бактерій, які можуть перешкодити її прогресуванню». Вчені сподіваються, що їхня розробка наблизить майбутнє без онкологічних захворювань.
