Bakterije detektuju tumorsku DNK

Usavršeni biosenzor koristi CRISPR za identifikaciju raka debelog creva.

Kreirajući nove tehnološki usavršene senzore, naučnici sa Kalifornijskog univerziteta u San Dijegu i njihove kolege iz Australije napravili su bakterije koje detektuju prisustvo tumorske DNK u živim organizmima.

Njihova inovacija, kojom je detektovan rak debelog creva kod miševa, mogla bi utri put novim biosenzorima sposobnim da identifikuju razne infekcije, kancere i druge bolesti.

Preporučujemo

Bakterije su ranije dizajnirane da izvršavaju različite dijagnostičke i terapeutske funkcije, ali nisu mogle da identifikuju određene sekvence DNK i mutacije izvan ćelija. Nova ćelijska analiza CATCH je dizajnirana da radi upravo to, piše Science Daily.

„Kad smo započeli ovaj projekat pre četiri godine nismo čak bili sigurni da li je upotreba bakterija kao senzora za DNK kod sisara moguća“, rekao je Džef Hejsti, profesor bioloških nauka i inženjeringa na Kalifornijskom univerzitetu u San Dijegu. „Detekcija gastrointestinalnih kancera i prekanceroznih lezija je zgodna klinička prilika da se primeni ovaj izum“.

Poznato je da tumori rasejavaju ili šire svoju DNK u okolne sredine. Mnoge tehnologije mogu da analiziraju pročišćenu DNK u laboratotiji, ali ne mogu da detektuju DNK na mestu gde je ispuštena. U okviru CATCH startegije, istraživači su kreirali bakterije pomoću CRISPR tehnologije kako bi testirali nevezane sekvence DNK na genomskom nivou i uporedili te uzorke sa ranije utvrđenim sekvencama raka.

„Mnoge bakterije mogu uzeti DNK iz svojih sredina, što je sposobnost poznata kao prirodna kompetentnost“, rekao je Rob Kuper iz Instituta za sintetičku biologiju.

Počeli su da formulišu mogućnost inženjeringa bakterija, koje su već prisutne u debelom crevu, kao novih biosenzora koji bi mogli biti upotrebljeni u crevima radi detekcije DNK koju oslobađaju tumori. Fokusirali su se na Acinetobacter baylyi, bakteriju u kojoj je Kuper identifikovao elemente neophodne za uzimanje DNK i upotrebu CRISPR radi njene analize.

„Znajući da DNK nevezana za ćelije može biti upotrebljena kao signal, ili imput, radili smo na kreiranju bakterija koje bi reagovale na tumorsku DNK u trenutku i na mestu detekcije bolesti“, rekao je Den Vortli, gastroenterolog pri Klinici za kolonoskopiju u Brizbejnu u Australiji.

Istraživači su dizajnirali, napravili i testirali Acinetobacter baylyi kao senzor za identifikaciju DNK iz KRAS, gena koji mutira u mnogim kancerima. Programirali su bakteriju sa CRISPR sistemom dizajniranim da razlikuje mutirane od normalnih (nemutiranih) kopija KRAS. To znači da bi samo bakterije koje su preuzele mutirane oblike KRAS, koji se nalazi u prekanceroznim polipima i kancerima, na primer, preživele da signaliziraju ili reaguju na bolest.

Novo istraživanje je zasnovano na ranijim idejama u vezi sa horizontalnim genskim transferom, tehnikom koju organizmi koriste da prenose genetski materijal od jednog do drugog na način različit od tradicionalnog genetskog nasleđivanja roditelj-dete.

Iako je horizontalni genski transfer uveliko poznat između bakterija, istraživači su postigli svoj cilj primene ovog koncepta od tumora kod sisara i ljudskih ćelija do bakterija.

Istraživači sad prilagođavaju svoju bakterijsku biosenzorsku strategiju sa novim sklopovima i različitim vrstama bakterija za detekciju i tretiranje kancera i infekcija kod ljudi.

Postoji ogroman potencijal u kreiranju bakterija za sprečavanje raka debelog creva, tumora koji je uronjen u struju bakterija, koje bi mogle pomoći ili sprečiti njegovu progresiju.

Vanredni profesor Sidarta Muherdži sa Kolumbijskog univerziteta kaže da će u budućnosti „bolesti biti tretirane i sprečavane ćelijama, a ne pilulama. Bakterije koje mogu detektovati DNK u crevima predstavljaju ogromnu šansu da budu čuvari koji će tražiti i uništavati gastrointestinalne i mnoge druge kancere“.

„Postoji budućnost u kojoj niko ne mora da umre od raka debelog creva“, smatra Vortli. „Nadamo se da će ovaj rad biti koristan bioinženjerima, naučnicima i kliničarima u postizanju tog cilja“.

(Telegraf Nauka/Science Daily)