Sciencemag.cz
Doporučujeme
Biotechnologové pomocí genetického inženýrství vytvořili bakterie, které dokážou detekovat přítomnost nádorové DNA v živém organismu.
Technika vyvinutá na vědci z Kalifornské univerzity v San Diegu a jejich kolegy z Austrálie (Colonoscopy Clinic, Brisbane) odhalila rakovinu v tlustém střevě myší. Výsledkem by mohly být senzory schopné vedle rakoviny také zachytit i různé infekce. A to přímo v organismu, bez nutnosti odběru vzorků a jejich laboratorní analýzy.
Hlavní pokrok ovšem spočívá v následujícím. Bakterie byly již dříve navrženy tak, aby plnily různé diagnostické a terapeutické funkce, ale chyběla jim schopnost identifikovat specifické sekvence DNA a mutace mimo buňky; v tomto případě se ale detekuje DNA, která uniká z nádorových buněk do okolního prostředí. Nová technika CATCH (Cellular Assay for Targeted CRISPR-discriminated Horizontal gene transfer) byl navržen právě k tomuto účelu.
Jak uvádí vedoucí vědeckého týmu Jeff Hasty, když projekt začínal, nebyli si jisti ani tím, zda je úprava bakterií k tomu, aby fungovaly jako senzor pro DNA savců, vůbec možné.
Technologie CATCH do bakterie vloží pro rozpoznání předem známou sekvenci nádorové DNA. Dále se vychází z toho, že bakterie dokážou přijímat DNA z okolního prostředí (takto si i vyměňují geny v bakteriální obdobě sexu).
Pro zkušební detekci rakoviny tlustého střeva/konečníku si vědci vybrali bakterii Acinetobacter bayly, která v tomto prostředí přirozeně žije. Jako základní „rozhodovací podmínka“ byla zvolen gen KRAS, který je mutován u mnoha druhů rakoviny. Bakterii pak naprogramovali pomocí systému CRISPR tak, aby rozlišovala mutované a normální kopie genu KRAS. Konkrétně vše fungovalo tak, že pouze bakterie, které by přijaly mutované formy KRAS vyskytující se např. v přednádorových polypech a rakovinách, by přežily (poznámka: tím se zase u bakterií aktivoval gen pro rezistenci k antibiotikům, pokus zahrnoval i růst na čipech s antibiotiky; to by pak vše ale mělo probíhat přímo v organismu; dejme tomu by se aktivoval gen, který by nějak svítil apod.), aby signalizovaly nebo reagovaly na onemocnění. Pod mikroskopem pak vědci viděli, jak spolu s myšími nádory rostly i zeleně zbarvené bakteriální kolonie.
Nádory tlustého střeva jsou přitom normálně přímo ponořeny do proudu různých bakterií. Upravené bakterie by mohly fungovat nejen k detekci, ale nádorové buňky také rovnou ničit. Samozřejmě i v případě jiných rakovin.
Technologie CATCH konstruuje buňky tak, aby detekovaly a rozlišovaly volnou DNA. To může mít význam v klinických (rakovina a infekce) i komerčních (ekologie, průmysl) aplikacích. Kredit: Cooper et al 2023 a Animate Your Science
Robert M. Cooper et al, Engineered bacteria detect tumor DNA, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adf3974. www.science.org/doi/10.1126/science.adf3974
Zdroj: University of California (San Diego) / Phys.org
Poznámka PH: Právě pro podobné kousky byly navrženy i DNA počítače. Jednoduchý systém by podobně dokázal v reakci detekci příslušné látky např. i syntetizovat zabijácký protein nebo provést jinou akci. Nevyžadovala se ani technologie CRISPR, ta ostatně v době největšího zájmu o DNA počítače ani nebyla známá nebo alespoň rozpracovaná.
U živých bakterií bude rozdíl ovšem v tom, že se budou starat o vlastní přežití/rozmnožení. Pilulky s DNA počítačem bychom asi museli užívat po nějaký čas atd. V principu je příslušně upravená bakterie nejspíš analogická DNA počítači s navrženým algoritmem (tj. obě techniky mají stejnou „výpočetní schopnost“, tedy alespoň v teorii? U bakterie bude ale asi problém vytvořit systém s více kroky, podmínkami, nicméně vedle sebe lze použít více různých bakterií apod.).
