Бактерии-камикадзе борются с раком
Юлия Коровски, XXII ВЕК, по материалам EurekAlert! – Synthetic biology used to limit bacterial growth and coordinate drug release
Учёные Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego) и Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) вывели микроорганизмы, способные вырабатывать противораковые препараты. Попадая в организм, бактерии самоуничтожаются и выделяют лекарство в область опухоли. Новый метод в сочетании с химиотерапией продлил жизнь лабораторных мышей на 50%. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature (Din et al., Synchronized cycles of bacterial lysis for in vivo delivery).
«Одна из целей лечения в синтетической биологии – направленно работать с очагами заболевания и минимизировать ущерб. Кроме того, мы хотели доставить к поражённому участку значительную лекарственную нагрузку», – объясняет Джефф Хейсти (Jeff Hasty), один из авторов исследования. Перспектива использования бактерий для доставки препаратов заманчива, поскольку они могут заселять труднодоступные участки опухоли, куда «не достаёт» традиционная химиотерапия.
Исследователи создали три бактериальных штамма. В микроорганизмы каждой линии они встроили ген, отвечающий за выработку противоопухолевого белка, и ген, запускающий процесс самоуничтожения (лизис). Каждый штамм вырабатывал одно из лекарственных веществ, и в ходе экспериментов учёные выяснили, что наиболее эффективно работает комбинация всех трёх белков. Чтобы препараты подавляли рост опухоли, необходимо было контролировать размножение бактерий и поддерживать их популяцию на нужном уровне. Для этого учёные использовали естественную способность микроорганизмов координировать своё поведение – чувство кворума.
Чувство кворума (англ. quorum sensing) – способность некоторых бактерий общаться и координировать поведение за счёт секреции молекулярных сигналов. Например, оппортунистические патогенные бактерии Pseudomonas aeruginosa могут принимать общие решения для приспособления к особенностям среды и собственной защиты. Это делает их особо устойчивыми даже к большим дозам антибиотиков. Формируемая бактериями биоплёнка, защищает целую колонию от попадания в неё вредных веществ, в том числе, антибиотиков.
Бактерии новых штаммов выделяют сигнальную молекулу AHL (N-Acyl homoserine lactones, N-ацил-гомосеринлактон), которая перемещается между клетками и «включает» нужные гены, в том числе те, что регулируют синтез самой молекулы. Микроорганизмы начинают производить лекарство, и вырабатывают AHL, со временем AHL становится всё больше, и когда её концентрация превышает допустимый предел, бактерии самоуничтожаются и выделяют противоопухолевые вещества в организм. Выжившие клетки вновь начинают делиться, и процесс повторяется.
После того, как тесты на клеточных линиях HeLa продемонстрировали, что вырабатываемые микроорганизмами белки действительно убивают раковые клетки, учёные приступили к экспериментам на лабораторных животных. Опыты показали, что сочетание бактериальной и химиотерапии более эффективно сдерживает рост опухолей у мышей, чем любой из методов по отдельности. Однако исследователи отмечают, что вылечить животных с помощью нового подхода не удалось. Комбинация препаратов и бактерий продлевала жизнь мышей на 50%, но как это лечение повлияло бы на людей, неизвестно.
Главное, чего удалось добиться учёным, – показать, что новый метод лечения действительно может работать. «Комбинированная терапия не приводит к уничтожению опухоли, – констатирует Шибинь Чжоу (Shibin Zhou), сотрудник университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University), не принимавший участия в исследовании. – Но идея разработки таких бактериальных цепей – очень прогрессивна. Она показывает, что эта концепция работоспособна, причём её можно применять для лечения не только раковых заболеваний».
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
22.07.2016