Bakterie proti rakovině: Vědci učí mikroby „jíst“ nádory zevnitř

Tým z University of Waterloo vyvíjí terapii, kde upravené bakterie Clostridium sporogenes pronikají do nádorů a ničí je zevnitř. Díky genetické úpravě se mikroby učí přežít i na okrajích, což otevírá novou cestu v léčbě rakoviny.

Léčba rakoviny neustále hledá nové přístupy a jeden z nich má zvláštní, ale fascinující nádech: vyslat bakterie, které se daří tam, kde zdravé lidské buňky selhávají, a nechat je, aby zevnitř rozložily nádor. Výzkumný tým vedený University of Waterloo pracuje na konceptu terapie, která využívá geneticky upravené bakterie k infiltraci solidních nádorů a jejich konzumaci zevnitř.

Organismem v centru projektu je Clostridium sporogenes, půdní bakterie, která roste pouze v prostředí bez kyslíku. Pro bakterie je to výhodné (pro nás méně), protože jádro mnoha solidních, rakovinných nádorů obsahuje mrtvé buňky a stává se bezkyslíkovým, což vytváří ideální kapsu pro množení C. sporogenes. Jak vysvětluje Dr. Marc Aucoin, profesor chemického inženýrství na Waterloo, spory bakterií pronikají do nádoru, kde nacházejí prostředí bohaté na živiny a bez kyslíku, což je pro tento organismus ideální. Bakterie se začnou živit a růst, kolonizují centrální prostor a v podstatě zbavují tělo nádoru.

Solidní nádory často vyvíjejí drsnou vnitřní geografii: centrum je zbaveno kyslíku, zatímco vnější okraj je blíže krevnímu zásobení a kyslík si udržuje. To je důležité, protože Clostridium sporogenes se dobře daří v bezkyslíkovém středu, ale narazí na problémy, jakmile se dostane k okrajům. Právě tento problém se tým z Waterloo snaží vyřešit. Když se tyto nádory požírající mikroby tlačí k vnější hranici nádoru, setkávají se s nízkou úrovní kyslíku a umírají dříve, než mohou dokončit svou práci. Mohou účinně obsadit bezkyslíkovou zónu, ale potřebují pomoc, aby přežily dostatečně dlouho a způsobily větší poškození v blízkosti obvodu.

Pro udržení bakterií naživu déle v blízkosti okrajů nádoru přidali vědci gen z příbuzné bakterie, která lépe snáší kyslík. To samo o sobě však nestačí, protože tolerance kyslíku s sebou nese riziko: nechcete, aby se bakterie staly příliš aktivními v místech bohatých na kyslík, jako je krevní oběh. Tým se proto zaměřil na načasování. Použili přirozenou metodu bakteriální komunikace zvanou quorum sensing, což je chemická signalizace, která se zesiluje s množením bakterií. Gen odolný vůči kyslíku zůstává vypnutý, dokud je přítomno jen několik bakterií, a zapne se až poté, co se uvnitř nádoru usadí dostatečně velká populace. Mikroby tak získají svou „kyslíkovou vylepšení“ až poté, co prokážou, že jsou na správném místě.

Syntetická biologie, postavená jako obvodová deska

Skupina již prokázala, že části tohoto přístupu mohou fungovat. V jedné studii vědci demonstrovali, že Clostridium sporogenes lze modifikovat tak, aby tolerovalo kyslík. V navazující studii testovali, zda jejich systém quorum sensing dokáže spolehlivě přepnout genetický spínač, pomocí bakterií naprogramovaných k produkci zeleného fluorescenčního proteinu, když byl signál dostatečně silný. Pomocí syntetické biologie jsme vytvořili něco jako elektrický obvod, ale místo drátů jsme použili kousky DNA, uvedl Dr. Brian Ingalls, profesor aplikované matematiky na Waterloo. Každý kousek má svou funkci a po správném sestavení tvoří systém, který funguje předvídatelně. Právě tato ovladatelnost činí koncept medicínsky životaschopným.