Используя технологию генетического редактирования CRISPR-Cas9, исследователи из США и Австралии разработали бактерии, способные распознавать ДНК опухоли в живом организме. В перспективе это может позволить диагностировать рак и другие заболевания.
Раньше бактерии использовались для проведения различных диагностических и лечебных процедур, однако им не была свойственна возможность распознавать конкретные участки ДНК и мутации за пределами клеток. Данная инновационная разработка направлена на устранение этой возможности.
Исследователи сосредоточили свои усилия на изучении колоректального рака, который в Соединенных Штатах является третьей по распространенности причиной смерти от онкологических заболеваний. В качестве инструмента использовали бактерии Acinetobacter baylyi, обитающие в толстом кишечнике. Ученые модифицировали их, чтобы сделать чувствительными к мутантным версиям гена KRAS, который связан с развитием многих видов рака.
По мере роста опухоли она выделяет свою ДНК в окружающую среду. Лабораторные исследования уже позволяют анализировать очищенную ДНК, однако выявление ДНК непосредственно в месте ее высвобождения до сих пор представляло собой проблему. Известно, что многие бактерии способны поглощать ДНК из окружающей их среды, и этот процесс называется естественной компетентностью.
При взаимодействии бактерий с генетическими мутациями, связанными с раком, они поглощают соответствующую ДНК, приобретая устойчивость к антибиотикам. Затем микроорганизмы удаляются из организма и подвергаются тестированию на чувствительность к лекарственным препаратам. Если бактерии погибают под воздействием антибиотиков, это указывает на отсутствие изменений в геномах и злокачественных новообразований. Однако, если бактерии продолжают размножаться, это может свидетельствовать о развитии рака или предраковых состояний у человека. Исследование опубликовано в журнале Science.
Это событие стало важной вехой в развитии технологически совершенных биологических сенсоров. Адъюнкт-профессор Сиддхартха Мукерджи из Колумбийского университета считает, что в перспективе заболевания смогут быть излечены и предотвращены благодаря клеткам, а не медикаментозным препаратам. По его словам, «живая бактерия, способная определять ДНК в кишечнике, предоставляет замечательную возможность для выявления и устранения желудочно-кишечных и других видов рака.
Новое изобретение нуждается в дополнительной проработке и исследованиях, поэтому ученые намерены продолжить совершенствование стратегии использования передовых биосенсоров. «Мы видим будущее, в котором колоректальный рак перестанет быть причиной смерти для людей. Наши усилия, надеемся, окажутся полезными для биоинженеров, исследователей и, в конечном итоге, врачей, стремящихся к этой цели», — отметили эксперты.
Ранее исследователи использовали нанотела альпака разработали инструмент, который поможет создать новые методы лечения рака толстой кишки, молочной железы, легких, кожи и крови.