Изкуствено създадена чревна бактерия открива рак на дебелото черво

Учени от Калифорнийския университет в Сан Диего и техни колеги от Австралия създават бактерии, които откриват туморна ДНК в жив организъм. Щамът на чревната бактерия Acinetobacter baylyi играе ролята на биосензор и идентифицира рак на дебелото черво в мишки.

Системата, която диагностицира тумори

Ръководителят на екипа проф. Джеф Хасти признава, че когато започват работа по този проект преди четири години, учените дори не са сигурни дали изобщо е възможно използването на бактерии като сензор за ДНК.

Всъщност в основата на откритието стои способността на микробите, които абсорбират ДНК от околната среда, което им помага да заемат гени от други микроби и да се адаптират към нови условия.

Така молекулярните биолози създават биосензорна бактерия, която използва геномния редактор CRISPR/Cas9 за откриването на мутации в гена KRAS, които се появяват в клетките на червата по време на развитието на рак.

Системата CATCH проектира клетките и прави възможно те да откриват и разграничават безклетъчна ДНК. Като стъпва на нея и чрез технологията CRISPR екипът създава бактерии, за да тества свободните ДНК последователности на геномно ниво.

>>>Увеличава се броят на млади хора, диагностицирани с рак на дебелото черво в късен стадий

След това учените сравняват тези проби с определени предварително ракови последователности.

Основа на живата система за диагностициране на тумори са бактериите от вида Acinetobacter baylyi, които са в състояние да абсорбират фрагменти от ДНК от околната среда и да ги присъединяват към генома си. Acinetobacter baylyi е подходящият избор, защото бактерията не само приема ДНК, но и защото за анализирането й може да се използва CRISPR.

„Тъй като знаем, че безклетъчната ДКН може да бъде мобилизирана като сигнал или вход, ние се заехме да проектираме бактерии, които ще реагират на туморна ДНК по време и на мястото на откриване на заболяването“, обяснява друг от членовете на екипа – гастроентерологът и изследовател на рака от Клиниката по колоноскопия в Бризбейн, Австралия, д-р Дан Уортли.

>>>Методите на биофотониката ускоряват диагностицирането на ранен стадий на рак на дебелото черво

Така екипът създава Acinetobacter baylyi като сензор за откриване на ДНК от KRAS- ген, мутирал при много видове рак.

В основата на настаоящото изследване са предишни идеи, свързани с хоризонталния трансфер на гени. Това е техника, използвана от организмите за преместване на генетичен материал по начин, който е различен от традиционното генетично наследяване от родителя към потомството. Хоризонталният генен трансфер е от бактерии към бактерии, а сега изследователите прилагат тази концепция от тумори на бозайници и човешки клетки в бактерии.

„Беше невероятно, когато видях под микроскоп бактериите, поели туморната ДНК“, споделя австралийската изследователка д-р Джоузефин Райт.

Резултатите от проучването са публикувани в списание Science.

Бъдещето на проекта

Създадената от учените бактерия, която открива рак в дебелото черво на мишки, може да проправи пътя към нови биосензори, способни да разпознават други видове рак и инфекциозни заболявания.

Екипът насочва усилията си към адаптирането на стратегията си за биосензори за бактерии с нови вериги и различни видове бактерии, които да откриват лечение за рак и инфекции.

>>>Злокачествено новообразувание на дебелото черво

Учените са убедени, че има огромен потенциал.

Доц. Сидхарта Мукерджи от Колумбийския университет коментира постижението на колегите си и посочва, че в бъдеще заболяването ще бъде предотвратявано и лекувано не с хапчета, а чрез клетки. „Жива бактерия, която може да открие ДНК в червата, е огромна възможност да бъде страж за търсене и унищожаване на различни видове рак“, казва той.

>>>Лечение при рак на дебелото черво (колоректален карцином)

Екипът продължава да усъвършенства биосензорната си стратегия. Учените вярват, че има бъдеще, в което никой не трябва да умира от колоректален рак.

Колоректалният рак

Ракът на дебелото черво е третият най-често срещан вид рак в света. От него страдат както жените, така и мъжете. Данни на Световната фондация за изследване на рака показват, че през 2020-а са регистрирани над 1 900 000 нови случая.

Сред десетте държави с най-много заболели и най-голям брой на смъртните случаи са на първо място Унгария, следват Словакия, Норвегия. В същото време най-висока обща смъртност за 2020-а е установена в Словакия. В тази група България е на десето място.