Планшет вместо мышей
Учёные из Колумбийского университета под руководством Таль Данино (Tal Danino) создали платформу, имитирующую раковую опухоль, которая позволяет определить лучший метод терапии для каждого конкретного случая. Использование для подбора персональной терапии лабораторных животных практически невозможно из-за длительности, сложности и дороговизны таких исследований.
Для доказательства концепции они сосредоточились на тестировании генно-модифицированных противоопухолевых бактерий, которые могут доставлять лекарственные препараты в очаги воспаления, с использованием опухолевых сфероидов. Скорость и высокая пропускная способность их технологии, которая называется BSCC (bacteria spheroids co-culture) и обеспечивает стабильный рост бактерий внутри опухолевых сфероидов, что даёт возможность проводить долгосрочные исследования. Метод также можно использовать для других видов бактерий и типов клеток. Учёные заявляют, что это первое исследование быстрого скрининга и анализа бактерий in vitro.
Объединив автоматизацию и робототехнику, BSCC помогает проверить большое количество методов лечения, чтобы обнаружить наиболее эффективные. Например, персонализировать медицинские процедуры, имитируя раковую опухоль пациента в планшетке, чтобы быстро определить лучшую терапию для конкретного человека.
Многие бактерии могут расти внутри опухоли из-за пониженного иммунитета, но за её пределами иммунная система организма активна и способна убить бактерии. Вдохновленные этим механизмом, учёные искали антибактериальное средство, которое может сымитировать «убийство» бактерий за пределами сфероидов. В разработанном протоколе используется антибиотик гентамицин. Используя BSCC, учёные проверили широкий спектр программируемых противораковых методов бактериального лечения. Были использованы трёхмерные многоклеточные сфероиды, потому что они повторяют условия тела человека. Кроме того, трёхмерный сфероид обеспечивает бактериям достаточно места, чтобы его колонизировать.
На ролике видно, как бактерии (окрашены зеленым) за неделю «съедают» органоид опухоли.
Система BSCC позволила быстро охарактеризовать колонии генно-модифицированных бактерий, а затем выбрать лучшего кандидата на лечение. Была обнаружена сильнодействующая терапия рака толстой кишки с применением бактериального тета-токсина, в сочетании с оптимальной генетической картой доставки лекарств с помощью ослабленных бактерий Salmonella typhimurium. Также были найдены комбинации бактериальной терапии, которые смогут увеличить их противораковую эффективность.
Исследователи сравнили свои результаты BSCC с результатами, полученными при тестировании на животных и обнаружили аналогичное поведение бактерий. Они также обнаружили, что тета-токсин-более эффективен, чем терапия, созданная в прошлом.
Учёные надеются расширить BSCC, чтобы проверить возможность бактериальной терапии различных болезней, включая желудочно-кишечные заболевания и инфекции. Их конечная цель – использовать новые бактериальные методы лечения в клиниках по всему миру.
Статья Harimoto et al. Rapid screening of engineered microbial therapies in a 3D multicellular model опубликована в PNAS.
Елена Панасюк, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru/ по материалам
Columbia Engineering: Bacterial Therapy in a Dish.