Geneticky modifikované bakterie detekující nádorovou DNA

13.11.2023 |

Rakovina ve svých mnoha podobách je bohužel stále jedním z převažujících důvodů předčasného úmrtí. Pokrok v její prevenci a zlepšení diagnostiky slibuje nový výzkum, který využívá toho, že nádory vylučují svou DNA do okolního prostředí. 

Tato DNA může být pomocí mnoha technologií purifikovaná a laboratorně analyzována. Takto diagnostikovaných onemocnění je však stále velmi málo, nehledě na to, že zmíněné metody nemohou detekovat DNA přímo v lokalitě, kde se uvolňuje. Vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu a jejich australští kolegové pro řešení tohoto problému navrhují metodu využívající bakterie schopné detekovat tuto nádorovou DNA přímo v živých organismech. Tyto bakterie tedy fungují jako jakýsi pokročilý biologický senzor. Jejich inovace se nazývá „CATCH“ (z anglického „Cellular Assay for Targeted CRISPR-stricted Horizontal gen transfer“) a jak lze odvodit z názvu, využívá mechanismy horizontálního přenosu genů v kombinaci s technologií CRISPR k identifikaci specifických sekvencí a mutací DNA.

Tato průkopnická studie byla publikována 11. srpna 2023 v časopise Science a mezi její výsledky patří mimo jiné úspěšná detekce rakoviny v gastrointestinálním traktu myší. Vědci modifikovali bakterie přirozeně obývající tlusté střevo myší, konkrétně Acinetobacter baylyi. Tento druh se ze všech testovaných bakterií jevil jako nejvhodnější, protože obsahoval všechny prvky nezbytné jak pro příjem DNA, tak pro použití CRISPR k její analýze. Tato bakterie byla upravena pomocí technologie CRISPR tak, aby analyzovala volně plovoucí sekvence DNA a porovnala je s předem určenými sekvencemi rakoviny. Cílem bylo vytvořit biosenzor, který by mohl být nasazen ve střevě k detekci DNA uvolněné z kolorektálních nádorů.

Design experimentu se ukázal být velmi dobrým, což potvrzují i výsledky. Velkým úspěchem je využití principů horizontálního přenosu genů nikoli však mezi bakteriemi, ale z eukaryotní lidské, byť maligně se množící nádorové buňky, do buňky bakteriální. Konkrétně se pak vědci zaměřili na gen KRAS, který bývá u mnoha rakovinných buněk mutovaný, často již dlouho před maligní transformací buněk. Naprogramovali bakterii tak, aby rozlišovala mutanty od nezmutovaných kopií. Pouze bakterie, které přijaly mutantní formy KRAS  nacházející se v prekancerózních polypech a rakovinných buňkách, přežívají, aby signalizovaly nebo reagovaly na onemocnění. V experimentech byly z trusu myší s nádory izolovány kolonie právě těchto značených bakteriálních kmenů, které získaly schopnost růstu na mediích s antibiotiky, což potvrzuje úspěšnou detekci nádorové DNA. 

Inovativní strategie využívající tohoto a podobných biosenzorů otevírá cesty pro identifikaci různých infekcí, rakovin a nemocí s využitím tělu běžných bakterií. Stále je zapotřebí další vývoj a zdokonalení, výzkumníci však již přizpůsobují tyto principy novým typům detekcí a léčby nepřeberného množství onemocnění. Doufejme, že výzkum biosenzorů ponese kýžené ovoce i v budoucnu, každý krok vedoucí k účinné prevenci rakoviny je totiž krokem důležitým.

 

Zdroje: