Разработаны бактерии для уничтожения раковых клеток изнутри

Исследователи из Университета Ватерлоо работают над новым методом лечения рака, основанным на генетически модифицированных бактериях, способных уничтожать опухоль изнутри. Подход использует микроорганизмы, которые естественным образом выживают только в бескислородной среде — именно такие условия характерны для центра многих плотных опухолей.

Работа опубликована в журнале ACS Synthetic Biology.

В основе технологии лежит почвенная бактерия Clostridium sporogenes. Она может существовать исключительно там, где полностью отсутствует кислород. Внутренняя часть солидных опухолей состоит из мертвых клеток и практически лишена кислорода, что делает ее благоприятной средой для размножения таких микробов.

«Споры бактерий попадают в опухоль, находят там среду с большим количеством питательных веществ и без кислорода — что для них идеально, — и начинают расти. Таким образом бактерия фактически помогает организму избавиться от опухоли», — пояснил профессор химической инженерии Марк Окойн.

Однако у метода есть ограничение: по мере роста бактерии достигают внешних участков опухоли, где присутствует небольшое количество кислорода, и начинают погибать, не успевая полностью уничтожить злокачественные клетки.

Чтобы решить эту проблему, ученые встроили в геном Clostridium sporogenes ген от родственной бактерии, более устойчивой к кислороду. Это позволяет микроорганизмам дольше выживать на границе опухоли. При этом важно было избежать их активации в богатых кислородом средах, например в кровотоке.

«С помощью синтетической биологии мы собрали нечто вроде электрической схемы, но вместо проводов использовали участки ДНК», — рассказал профессор прикладной математики Брайан Ингаллс. — «Каждый фрагмент выполняет свою функцию, и в итоге получается предсказуемая система».

В предыдущих экспериментах команда доказала, что бактерию можно генетически модифицировать для повышения устойчивости к кислороду. Затем ученые протестировали систему контроля, запрограммировав бактерии вырабатывать зеленый флуоресцентный белок — это позволило убедиться, что активация происходит в нужный момент. Следующий этап — объединить обе модификации в одном штамме и протестировать его в доклинических моделях опухолей.