في عام 1884، بدأ حظ مريض معين بالتراجع من سيىء إلى أسوأ.
عانى ذلك المريض من سرطان سريع النمو في عنقه،
ثم أصيب بالتهاب الجلد الجرثومي غير ذي صلة بالسرطان.
ولكن سرعان ما حدث شيء غير متوقع:
كما تعافى من العدوى، بدأ السرطان أيضا في الانحسار.
عندها تابع طبيب يدعى وليام كولي المريض بعد 7 سنوات،
لم تبق أي علامات واضحة للسرطان،
علم كولي أنّ ثمة شيئًا رائعًا كان يحدث:
وهو أن العدوى البكتيرية حفّزت الجهاز المناعي للمريض
لمحاربة السرطان.
هذا الاكتشاف الذي شهده كولي قاده لريادة طريقة علاجية
وهي الحقن المتعمد للبكتيريا لعلاج السرطان بنجاح.
بعد أكثر من قرن، وجد علماء الأحياء الاصطناعية طريقة أفضل
لاستخدام هؤلاء الحلفاء غير التقليدين --
عن طريق برمجتهم بأمان لإرسال الأدوية مباشرة إلى الأورام.
يحدث السرطان عندما تتغير الوظائف الطبيعية للخلايا،
مما يسبب تضاعفهم بسرعة وتشكيلهم لكتل تُسمّى الأورام.
علاجات مثل الإشعاع، والعلاج الكيميائي والعلاج المناعي
تحاول قتل الخلايا الخبيثة، ولكنها يمكن أن تؤثر على الجسم كله
بتعطيل الأنسجة السليمة خلال عملية المعالجة.
ولكن بعض البكتيريا مثل E. coli
لديها ميزة فريدة تستطيع أن تنمو بشكل انتقائي داخل الأورام.
في الواقع، فإن نواة الورم تشكّل بيئة مثالية
حيث يمكنها أن تتضاعف بأمان، مختبئة من الخلايا المناعية.
بدلا عن التسبب في العدوى،
يمكن إعادة برمجة البكتيريا لحمل العقاقير المضادة للسرطان،
عاملةً كحصان طروادة الذي يستهدف الورم من الداخل.
فكرة برمجة البكتيريا للاستشعار والاستجابة بطرق جديدة
هي صميم حقل علمي يُعرَف بالبيولوجيا الاصطناعية.
ولكن كيف يمكن برمجة البكتيريا؟
السر يكمن في التلاعب بحمضها النووي.
عن طريق إدخال تسلسل جيني معين داخل البكتيريا،
يمكن توجيهها لاصطناع جزيئات مختلفة
بما في ذلك تلك التي تعطل نمو السرطان.
ويمكن أيضًا برمجتها للتصرف بطرق محددة للغاية
بمساعدة الدوائر البيولوجية.
التي تبرمج سلوكيات مختلفة حسب الوجود، الغياب
أو مزيج من العوامل.
على سبيل المثال، الأورام بطبيعتها منخفضة الأكسجين ومستوى الحموضة
ومفرطة في إنتاج جزيئات معينة.
يمكن لعلماء الأحياء الاصطناعية أن يبرمجوا البكتيريا لاستشعار تلك الظروف،
وبذلك، تستجيب للأورام وتبتعد عن الأنسجة السليمة.
نوع معين من الدوائر البيولوجية، يُعرف بدائرة التحلل المتزامن، أو SLC،
لا يسمح فقط للبكتيريا بنقل الدواء، بل بنقله وفقا لجدول محدد.
أولًا، لتجنب إيذاء الأنسجة السليمة،
إنتاج الأدوية المضادة للسرطان يبدأ مع نمو البكتيريا،
وهذا يحدث فقط في داخل الورم نفسه.
بعد ذلك، وبعد القيام بإنتاج الدواء
يتسبب القتل المتبادل في تفجيرالبكتيريا
وذلك عندما يصل عددها إلى الحد الحرِج.
ويؤدي ذلك إلى إطلاق الدواء وتقليل عدد البكتيريا.
ومع ذلك، فإن نسبة معينة من البكتيريا تظل حيّة
لتجديد المستعمرة.
تنمو أعداد كبيرة منهم في نهاية المطاف بالحد الكافي لتحريك زر القتل مرة ثانية،
وتستمر الدورة.
يمكن ضبط هذه الدائرة العلاجية لتقديم الدواء بجسب الجدول الدوري
الأفضل لمكافحة السرطان.
وقد أثبت هذا النهج نتائج طيبة في التجارب العلمية على الفئران.
لم يقتصرنجاح العلماء على القضاء على أورام الليمفوما فحسب
بعد حقنها بالبكتيريا، ولكن قام ذلك الحقن أيضًا بتحفيز الجهاز المناعي،
بتحضير الخلايا المناعية لتحديد ومهاجمة الأورام اللمفاوية غير المعالجة
في مكان آخر في الفأر.
على عكس العديد من الطرق العلاجية الأخرى، لا تستهدف البكتيريا نوعًا محددًا من السرطان
ولكنها تستهدف الخصائص العامة التي تشترك فيها جميع الأورام الصلبة.
لا يقتصرعمل البكتيريا القابلة للبرمجة على مكافحة السرطان.
بل تعمل بمثابة أجهزة استشعار متطورة
تقوم برصد مواقع المرض المحتملة مستقبلًا.
بكتيريا البروبيوتيك الآمنة تكمن خاملةً داخل أمعائنا،
حيث يكتشفون، يمنعون، ويعالجون الخلل،
من قبل أن تتاح له الفرصة في التسبب بإحداث أعراض.
التقدم التكنولوجي خلق إثارة حول مستقبل
الشخصنة الطبية باستخدام الأجهزة الآلية النانو ميكانيكية.
لكن بفضل مليارات السنين من التطور
قد يكون لدينا بالفعل نقطة انطلاق
في الشكل البيولوجي غير المتوقع للبكتيريا.
أضف البيولوجيا الاصطناعية لهذا المزيج،
ومن يدري ما قد يحصل عن قريب.