Naukowcy planują wykorzystać bakterie do diagnozowania raka

Specjalnie zmodyfikowane bakterie będą w stanie wychwycić zmutowane DNA w ludzkim jelicie, co ułatwi wczesną diagnostykę raka.

Wiadomo, że każdą chorobę lepiej i łatwiej leczyć, jeśli zostanie zdiagnozowana na czas. Wczesne wykrywanie chorób onkologicznych jest podstawowym zadaniem lekarzy specjalistów, ponieważ według statystyk nowotwory złośliwe w większości przypadków wykrywane są w późnych stadiach rozwoju, gdy zaczynają wykazywać wyraźne objawy kliniczne.

Gdy podejrzewa się onkopatologię, u pacjentów wykonuje się badania na obecność onkomarkerów – specjalnych specyficznych białek/antygenów powstających we krwi. Są one typowe dla pewnych typów struktur złośliwych i pojawiają się wraz ze wzrostem liczby komórek nowotworowych. Jednak wykrywanie onkomarkerów nie jest najdokładniejszą metodą diagnozy, ponieważ nawet w normie białka te i peptydy są wydzielane przez komórki w małych ilościach, pełniąc w organizmie różnorodne funkcje. Metoda wykrywania DNA z komórek atypowych może stać się bardziej informatywna – można je wykryć znacznie wcześniej. Taka metoda jest nadal w fazie rozwoju, a DNA można wyszukiwać nie tylko we krwi, ale także w moczu i jelitach.

Specjaliści z University of California i University of Adelaide zaproponowali wykrywanie złośliwego DNA przy użyciu bakterii. Wiele mikrobów ma zdolność wychwytywania DNA, a następnie włączania go do własnego genomu. Wychwytują głównie DNA mikrobów, ale mogą również zwracać uwagę na inne krążące podobne cząsteczki.

DNA struktur złośliwych wyróżnia się od innych obecnością mutacji. Naukowcy wykorzystali Acinetobacter baylyi, zmieniając go w taki sposób, że wbudowuje do własnego genomu fragmenty czyjegoś DNA, które zawiera mutację KRAS. Chodzi o jeden z najbardziej znanych onkogenów. To właśnie z mutacją w KRAS rozpoczyna się większość typów procesów złośliwych, w tym rak jelita grubego. Zastosowanie modyfikacji pozwoliło zapewnić, że bakterie wbudowują do swojego genomu tylko DNA ze zmutowanym KRAS, a nie dotykają DNA ze zwykłym KRAS.

Podczas wbudowywania zmutowanego DNA do bakterii następuje aktywacja genu oporności na lek przeciwbakteryjny Kanamycynę. Do diagnozy wystarczy posiać drobnoustroje z mas kałowych na pożywce z antybiotykiem. Jeśli nie ma wzrostu i namnażania się drobnoustrojów, oznacza to, że nie uaktywniły się one w oporności – czyli nie ma w nich zmutowanego onkogenu. Jeśli nastąpił wzrost, oznacza to, że w jelicie znajdowały się komórki ze zmutowanym KRAS.

Specjaliści przeanalizowali działanie bakterii „diagnostycznych” w organizmach gryzoni. We wszystkich przypadkach drobnoustroje prawidłowo zidentyfikowały początek procesu złośliwego. Dzięki tej metodzie możliwe jest wykrycie guzów na wczesnym etapie ich rozwoju, zwłaszcza jeśli występuje predyspozycja do onkopatologii. Na przykład taka diagnoza będzie przydatna, jeśli dana osoba ma już łagodne narośle polipowate, które mogą złośliwieć. Istnieje jednak jedna wada: nie wszystkie narządy można objąć zmodyfikowanymi drobnoustrojami.

Więcej informacji znajdziesz na science.org