Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jednoduchý logický prvek: spínače aktivující geny jsou založené na množství bakterií.
Vědci vyvíjejí novou metodu k léčbě rakoviny pomocí geneticky upravených bakterií, které požírají nádory zevnitř. „Bakteriální spory pronikají do nádoru, kde nacházejí prostředí bohaté na živiny a bez kyslíku; právě to preferují, a tak začnou dostupné zdroje konzumovat a růst,“ uvádí spoluautor výzkumu Marc Aucoin z kanadské University of Waterloo.
Použitá byla bakterie Clostridium sporogenes, která se běžně vyskytuje v půdě a může růst pouze v prostředí bez kyslíku. Jádro pevného nádoru se skládá z odumřelých buněk a prakticky neobsahuje kyslík, což z něj právě činí ideální prostředí pro množení této bakterie. Má to však háček: když bakterie požírající rakovinné buňky dosáhnou vnějších okrajů nádorů, jsou vystaveny nízkým hladinám kyslíku a umírají, aniž by dokončily svou práci a nádor zničily úplně.
Vědci proto přidali do organismu gen z příbuzné bakterie, která snáší kyslík lépe. Díky tomu dokáže terapeutická bakterie přežít v blízkosti vnějšího okraje cílového nádoru déle. Poté našli způsob, jak aktivovat gen odolnosti vůči kyslíku v ten správný okamžik – což je zásadní pro zabránění nechtěnému růstu bakterií v místech bohatých na kyslík, jako je krevní řečiště. Přitom se využívá jev quorum sensing (chemická komunikace mezi bakteriemi jim umožňuje vnímat hustotu vlastní populace a synchronizovat chování jako celek). Konkrétně to znamená, že teprve když v nádoru vyroste určité množství bakterií, je signál dostatečně silný, aby aktivoval gen odolnosti vůči kyslíku, což zajišťuje, že k tomu nedojde příliš brzy. Vlastně tak máme před sebou jednoduchý logický prvek – jakýsi DNA počítač.
Již ve studii z roku 2023 vědci prokázali, že bakterii Clostridium sporogenes lze modifikovat tak, aby snášela kyslík. Nyní v navazující studii otestovali fungování systému quorum sensing tak, že přiměli bakterie produkovat zelený fluorescenční protein. Systém pracoval očekávaným způsobem. Autoři výzkumu nyní plánují kombinovat gen odolnosti vůči kyslíku a mechanismus načasování pomocí quorum sensing v jedné bakterii a otestovat jej na nádoru v předklinických studiích.
Sara Sadr et al, Construction and Functional Characterization of a Heterologous Quorum Sensing Circuit in Clostridium sporogenes, ACS Synthetic Biology (2025). DOI: 10.1021/acssynbio.5c00628
Zdroj: University of Waterloo / Phys.org, přeloženo / zkráceno
