În 1884, părea că norocul unui pacient merge de la rău la mai rău.
Acest pacient prezenta o dezvoltare rapidă a cancerului la nivelul gâtului
și ulterior s-a ales cu o infecție bacteriană a pielii.
Dar curând, ceva neașteptat s-a întâmplat:
pe măsură ce s-a vindecat infecția, cancerul a început și el să se retragă.
Când medicul William Coley, a căutat pacientul șapte ani mai târziu,
acesta nu mai avea semne vizibile ale cancerului.
Coley credea că se întâmplase ceva remarcabil:
că infecția bacteriană stimulase sistemul imunitar al pacientului
să lupte împotriva cancerului.
Descoperirea norocoasă a lui Coley a condus la pionieratul
injectării intenționate de bacterii pentru tratarea cancerului.
Un secol mai târziu, biologii sintetici au găsit o cale și mai bună
de a folosi acești aliați improbabili
și de a-i programa să livreze în siguranță medicamente direct la locul tumorii.
Cancerul apare atunci când funcțiile celulare normale sunt modificate,
determinând celulele să se dividă rapid și să formeze tumori.
Tratamentele precum radiațiile, chimioterapia și imunoterapia
încearcă să ucidă celulele maligne, dar pot afecta întregul corp
și pot perturba țesuturile sănătoase în acest proces.
Cu toate acestea, unele bacterii precum E. coli
prezintă excepționalul avantaj de a crește selectiv în interiorul tumorilor.
De fapt, nucleul unei tumori formează un mediu propice
unde acestea se pot divide în siguranță, ascunse de celulele imunitare.
În loc să producă infecții,
bacteriile pot fi reprogramate să transporte medicamente anti-cancer,
acționând precum un Cal Troian care luptă împotriva tumorii din interior.
Această idee de programare a bacteriilor să simtă și să răspundă în moduri inedite
reprezintă un interes major al domeniului numit biologie sintetică.
Dar cum pot fi programate bacteriile?
Soluția constă în manipularea ADN-ului lor.
Prin inserarea unor secvențe genetice specifice în bacterii,
acestea pot fi instruite să sintetizeze diferite molecule,
inclusiv cele care perturbă creșterea cancerului.
Ele pot fi produse să se comporte în moduri foarte specifice,
folosind circuite biologice.
Acestea programează diferite răspunsuri în funcție de prezența, absența
sau combinarea anumitor factori.
De exemplu, tumorile au o concentrație redusă de oxigen și un pH acid
și produc molecule specifice în exces.
Biologii sintetici pot programa bacteriile să detecteze aceste condiții,
și astfel, să ajungă la tumori evitând țesutul sănătos.
Un tip de circuit biologic,
cunoscut sub numele de circuit de liză sincronizat, sau CLS,
permite bacteriilor nu doar să furnizeze medicamente,
dar și să facă acest lucru după un program prestabilit.
Pentru a evita deteriorarea țesutului sănătos,
producția de medicamente anti-cancer începe pe măsură ce bacteriile cresc
ceea ce se întâmplă doar în interiorul tumorii.
Ulterior, după ce produc medicamentele,
e declanșat mecanismul de suicid cauzând spargerea bacteriilor
atunci cănd acestea ating pragul populației critice.
Acest proces eliberează medicamentul și, totodată, scade populația bacteriilor.
Cu toate acestea, un anumit procent din bacterii rămân vii
pentru a reface colonia.
Când numărul lor crește suficient pentru a declanșa din nou mecanismul de suicid,
ciclul se reia.
Acest circuit poate fi reglat să livreze medicamente
într-un program periodic avantajos pentru lupta împotriva cancerului.
Această abordare e promițătoare în studiile științifice pe șoareci.
Oamenii de știință au fost capabili să elimine cu succes limfoamele
injectate cu bacterii,
dar și să stimuleze sistemul imunitar prin aceste injectări,
instruind celulele imunitare să identifice și atace limfoamelor netratate
localizate în alte părți.
Spre deosebire de multe alte terapii,
bacteriile nu vizează doar un anumit tip de cancer,
ci mai degrabă caracteristicile generale împărtășite de toate tumorile solide.
Totodată, bacteriile programabile nu se limitează la lupta împotriva cancerului.
În schimb, bacteriile pot servi ca senzori sofisticați
care monitorizează locațiile viitoarelor boli.
Bacteriile probiotice ar putea rămâne în stare de latență în intestin,
unde ar detecta, preveni și trata tulburările
înainte ca acestea să devină simptomatice.
Progresul tehnologic ne entuziasmează pentru un viitor
al medicinei personalizate conduse de nanoboți mecanici.
Dar datorită miliardelor de ani de evoluție,
avem deja un punct de plecare
sub forma biologică neașteptată a bacteriilor.
Adăugând biologia sintetică la aceasta,
cine știe ce va fi în curând posibil?