مهندسی باکتریها برای بلعیدن تومورهای سرطانی از درون
به گزارش «ساینس دیلی» (Science Daily)، دانشمندان دانشگاه واترلو در حال کار بر روی یک درمان جدید و نوآورانه برای سرطان هستند که از باکتریهای مهندسی شده بهره میبرد. این باکتریها به گونهای طراحی شدهاند که بتوانند به درون تومورهای جامد نفوذ کنند و آنها را از داخل تجزیه کنند. این روش، یک گام بزرگ در جهت درمانهای هدفمند و کمتر مخرب برای بیماران مبتلا به سرطان بهشمار میرود.
راهبرد ذکر شده بر میکروبهایی متکی است که به طور طبیعی در محیطهای فاقد اکسیژن رشد میکنند. چنین باکتریهایی میتوانند به راحتی به مناطق درونی تومورهای جامد دسترسی پیدا کنند، چرا که این مناطق معمولاً اکسیژن کمتری دارند. این ویژگی، بخش درونی بسیاری از تومورهای جامد را به هدفی ایدهآل برای این باکتریهای مهندسی شده تبدیل میکند. با استفاده از این روش، محققان امیدوارند بتوانند به درمان موثرتری برای انواع مختلف سرطان دست یابند.
دکتر «مارک آکوین»، استاد مهندسی شیمی در واترلو، میگوید: «هاگهای باکتری وارد تومور میشوند و محیطی سرشار از مواد مغذی و فاقد اکسیژن را مییابند؛ شرایطی که این ارگانیسم آن را ترجیح میدهد. در نتیجه، شروع به مصرف این مواد کرده و رشد میکند. به این ترتیب، فضای مرکزی تومور توسط باکتریها «کلونیزه» (سکونت و گسترش یافتن باکتریها در یک محیط خاص، بدون لزوم ایجاد عفونت) میشود و این باکتری عملاً تومور را از درون از بین میبرد».
در مرکز این رویکرد، باکتری «کلستریدیوم اسپوروجنز» (Clostridium sporogenes) قرار دارد؛ باکتری که معمولا در خاک یافت میشود. این باکتری تنها در مکانهایی میتواند زنده بماند که کاملا فاقد اکسیژن باشند. هسته درونی تومورهای جامد از سلولهای مرده تشکیل شده و فاقد اکسیژن است و شرایطی ایدهآل برای تکثیر و گسترش این میکروب ایجاد میکند.
غلبه بر مانع اکسیژن
با این حال، یک چالش وجود دارد. هنگامی که باکتریها به سمت بیرون گسترش مییابند و به نواحی از تومور میرسند که در معرض مقادیر اندکی اکسیژن قرار دارد، پیش از آنکه سرطان را به طور کامل از بین ببرند، شروع به از بین رفتن میکنند.
برای رفع این محدودیت، یک تیم پژوهشی، ژنی از یک باکتری مرتبط که تحمل بیشتری نسبت به اکسیژن دارد، وارد این میکروب کرد. این اصلاح ژنتیکی به میکروبهای مهندسی شده اجازه میدهد مدت طولانیتری در نزدیکی نواحی بیرونی تومور زنده بمانند.
پژوهشگران همچنین نیاز داشتند روشی برای کنترل زمان فعال شدن این ویژگی، تحمل اکسیژن داشته باشند. چرا که فعال شدن زودهنگام آن میتوانست به باکتریها اجازه دهد در محیطهای غنی از اکسیژن مانند جریان خون رشد کنند که ناایمن خواهد بود. برای جلوگیری از این وضعیت، آنها از یک فرایند ارتباطی طبیعی باکتریایی به نام «حسگری حدنصاب» (quorum sensing) استفاده کردند.
حسگری حدنصاب بر سیگنالهای شیمیایی ترشح شده توسط باکتریها متکی است. با افزایش تعداد آنها، شدت سیگنال نیز بیشتر میشود. تنها پس از آنکه تعداد کافی باکتری درون تومور تجمع یافت، سیگنال به سطحی میرسد که ژن مقاوم به اکسیژن را فعال میکند. این زمانبندی تضمین میکند که باکتریها سازوکار بقای خود را فقط زمانی فعال کنند که به آن نیاز است.
زیستشناسی مصنوعی و مدارهای DNA
در یک مطالعه پیشین، این تیم نشان داد که «کلستریدیوم اسپوروجنز» (Clostridium sporogenes) را میتوان از نظر ژنتیکی تغییر داد تا در برابر اکسیژن مقاومتر شود. در آزمایش بعدی، آنها طراحی مبتنی بر حسگری حدنصاب خود را با برنامهریزی باکتریها برای تولید یک پروتئین فلورسنت سبز آزمودند؛ اقدامی که به آنها اجازه داد تایید کنند سامانه در زمان مورد نظر فعال میشود.
دکتر «برایان اینگالز»، استاد ریاضیات کاربردی در واترلو، میگوید: «با استفاده از زیستشناسی مصنوعی، چیزی شبیه یک مدار الکتریکی ساختیم؛ اما به جای سیم از قطعات DNA استفاده کردیم. هر قطعه وظیفه خود را دارد. هنگامی که به درستی مونتاژ شوند، سامانهای را تشکیل میدهند که به شیوهای قابل پیشبینی عمل میکند».
گام بعدی ترکیب ژن تحمل اکسیژن و سامانه کنترل مبتنی حسگری حدنصاب در یک باکتری واحد و ارزیابی آن در برابر تومورها در کارآزماییهای پیشبالینی است.
انتهای پیام/