Bacterii modificate genetic pot detecta celulele canceroase într-un experiment în premieră mondială

Pe măsură ce tehnologia medicală avansează, multe boli ar putea fi depistate, prevenite și vindecate cu ajutorul celulelor, în loc de pastile. Un exemplu îl reprezintă anumite bacterii modificate genetic, utilizate în depistarea celulelor canceroase.

Această ramură a medicinei se numește terapie celulară. Terapia celulară este deja utilizată în practică în anumite situații, cum ar fi în cazul pacienților care primesc transplanturi de microbi fecali (transplanturi de materie fecală) atunci când au o infecție gastrointestinală severă sau un transplant de măduvă osoasă pentru tratarea cancerului de sânge.^[sursa]

Cu ajutorul biologiei sintetice, specialiştii pot proiecta celule noi și îmbunătățite care ne-ar putea ajuta să gestionăm diverse boli. Într-un nou studiu publicat în revista Science a fost descris modul în care cercetătorii au modificat bacteriile pentru a detecta cu succes celulele canceroase.^[sursa]

Ce sunt bacteriile competente

Genele sunt unitatea fundamentală a moștenirii genetice. Sunt ceea ce ne dau zâmbetul mamei noastre sau culoarea ochilor tatălui nostru.

Transferul de gene (sau moștenirea) este procesul prin care genele sunt transmise de la o celulă la alta. Acestea pot fi moștenite pe verticală – atunci când o celulă își replică ADN-ul și se divide în două celule separate. Acest lucru se întâmplă în timpul reproducerii și modul în care copiii moștenesc ADN-ul de la părinții lor.

Cu toate acestea, genele pot fi, de asemenea, moștenite pe orizontală – atunci când ADN-ul este transmis între celule neînrudite, în afara moștenirii de la părinți la urmași.

Transferul orizontal de gene este destul de comun în lumea microbiană. Anumite bacterii pot salva gene din ADN-ul liber de celule găsit în mediul lor imediat apropiat. Acest ADN este eliberat atunci când celulele mor. Atunci când bacteriile captează ADN liber de celule în celulele lor, se numește competență naturală.^[sursa]

Astfel, bacteriile competente pot preleva probe din mediul lor apropiat și, în acest fel, pot dobândi gene care le pot oferi un avantaj. Dacă bacteriile pot prelua ADN, iar cancerul este definit genetic printr-o modificare a ADN-ului său, atunci, teoretic, bacteriile ar putea fi modificate pentru a detecta cancerul.

Cancerul colorectal părea o dovadă logică a conceptului, deoarece intestinul nu este doar plin de microbi, ci și de ADN tumoral atunci când este afectat de cancer.

Cum au fost folosite bacterii modificate genetic pentru detectarea celulelor canceroase

Acinetobacter baylyi, o bacterie competentă în mod natural, a fost aleasă pentru a fi biosenzorul experimental, aceasta fiind cunoscută pentru capacitatea sa de a capta ADN din mediul înconjurător – astfel încât aceasta să detecteze o genă denumită KRAS, care a suferit mutaţii şi este asociată cancerului colorectal.

Echipa de cercetare a modificat genomul lui A. baylyi pentru a conține secvențe lungi de ADN care să reflecte ADN-ul găsit într-o genă a cancerului uman pe care savanţii doreau să o captureze. Aceste secvențe de ADN „complementare” au funcționat ca niște platforme de aterizare lipicioase. Atunci când ADN-ul specific tumorii a fost preluat de bacterie, era mai probabil să se integreze în genomul bacterian.

Semnalul ar funcționa în felul următor: dacă bacteriile puteau fi cultivate pe plăci de cultură încărcate cu antibiotice, gena lor de rezistență la antibiotice era activă. Bacteriile au fost apoi testate pentru markeri ADN ai cancerului colorectal. Procesul, denumit „CATCH”, s-a dovedit 100% eficient în diferenţierea între modelele cu şi fără cancer intestinal. Prin urmare, a fost detectat cancerul.

Începutul promițător al CATCH – dar sunt necesare mai multe teste

„CATCH are potenţialul de a detecta de timpuriu cancerul colorectal, cu scopul de a preveni decesul a mai multor oameni din cauza acestui tip de cancer şi a altor tipuri de cancer.”, a declarat Susan Woods, cea care a condus studiul alături de cercetătorii Dan Worthley şi Josephine Wright.

Tehnologia CATCH este foarte promițătoare. Această tehnologie utilizează ADN-ul liber de celule ca o nouă intrare pentru circuitele biologice sintetice și, astfel, pentru detectarea unei serii de boli diferite, în special a infecțiilor și a cancerelor.

Cercetătorii speră că bacteriile modificate ar putea fi ingerate sub formă de medicamente orale care ar emite apoi un semnal către fluxul sanguin în cazul în care este detectat cancerul, permiţând astfel diagnosticarea printr-o simplă analiză de sânge.

„În viitor, vom detecta şi preveni multe afecţiuni, inclusiv cancerul colorectal, cu ajutorul celulelor, nu prin medicamente.”, a precizat cercetătorul Dan Worthley.

Deși sunt necesare studii suplimentare înainte de a se trece la studii clinice, cercetătorii sunt încrezători că această ultimă descoperire reprezintă un progres semnificativ în domeniul diagnosticului, pregătind totodată terenul pentru furnizarea la timp și cu precizie a tratamentelor țintite.^[sursa]

Unul dintre cele mai interesante aspecte ale asistenţei medicale celulare nu constă în simpla detectare a bolilor. Un laborator poate face acest lucru. Dar ceea ce nu poate face un laborator este să asocieze detectarea bolii (un diagnostic) cu răspunsul efectiv al celulelor la boală printr-un tratament adecvat. Acest lucru înseamnă că biosenzorii pot fi programați astfel încât un semnal de boală – în acest caz, o secvență specifică de ADN liber de celule – să poată declanșa o terapie biologică specifică, direct în locul în care boala este detectată în timp real.