Programiranje bakterija kako bi se borile protiv raka

Celu lekciju pogledajte na: https://ed.ted.com/lessons/hacking-bacteria-to-fight-cancer-tal-danino

Godine 1884. pacijent koji je imao galopirajući rak u vratu je dobio nepovezanu kožnu bakterijsku infekciju. Kako se oporavio od infekcije rak je iznenada krenuo da se smanjuje. Infekcija je stimulisala pacijentov imuni sistem. Danas, sintetički biolozi programiraju bakterije da bezbedno dostave lekove direktno tumorima. Kako je ovo moguće? Tal Danino istražuje.

Lekciju smislio Tal Danino, režirao Kris Bišop.

Godine 1884. sreća jednog pacijenta
je čini se od loše postala još gora.

Ovaj pacijent je imao
galopirajući rak u vratu,

a onda je dobio i nepovezanu
kožnu bakterijisku infekciju.

Malo nakon toga,
desilo se nešto neočekivano:

kako se oporavljao od infekcije,
rak je krenuo da se smanjuje.

Kada je lekar Vilijam Koli
našao pacijenta sedam godina kasnije,

nije bilo vidljivih tragova raka.

Koli je verovao
da se nešto izvanredno dešavalo,

a to je da je bakterijska infekcija
stimulisala imuni sistem pacijenta

da se bori protiv raka.

Kolijev srećan pronalazak
doveo ga je do toga da razvije

injekciju punu bakterija
za uspešno lečenje raka.

Više od veka kasnije, sintetički biolozi
su pronašli još bolji način

da koriste
ove nekadašnje neprijatelje,

programirajući ih da na siguran način
direktno dostave lekove tumorima.

Rak nastaje kada se promene
normalne ćelijske funkcije,

što prouzrokuje da se brzo umnožavaju
i stvaraju izrasline zvane tumori.

Lečenja kao što su radijacija,
hemoterapija i imunoterapija

pokušavaju da ubiju maligne ćelije,
ali mogu da utiču na celo telo

i time poremete zdrava tkiva.

Međutim, neke bakterije
kao što je ešerihija koli

imaju jedinstvenu prednost
da selektivno rastu unutar tumora.

U stvari, srži tumora stvaraju
idealno okruženje

gde mogu da se neometano množe,
sakriveni od imunih ćelija.

Umesto da prouzrokuju infekciju,

bakterije mogu da budu programirane
da prenose lekove za borbu protiv raka,

ponašajući se kao trojanski konj
koji traži tumor iznutra.

Ova ideja o programiranju bakterija
da opažaju i reaguju na nove načine

je glavni fokus oblasti
zvane sintetička biologija.

A kako mogu da se programiraju bakterije?

Ključ je u manipulisanju njihovom DNK.

Ubacivanjem određenih
genetičkih sekvenci u bakterije,

one mogu dobiti uputstva
da spajaju različite molekule,

uključujući one koji ometaju razvoj raka.

Mogu da budu napravljeni tako
da se ponašaju na veoma specifičan način

uz pomoć bioloških kola.

Oni programiraju različita ponašanja
u zavisnosti od prisustva, odsustva

ili kombinacije izvesnih faktora.

Na primer, tumori imaju
malo kiseonika i male pH nivoe

i prozvode više posebnih molekula.

Sintetički biolozi mogu da programiraju
bakterije da opaze ove uslove,

i odgovore tumorima
izbegavajući zdrava tkiva.

Jedan tip biološkog kola poznat kao
sinhronizovano kolo lize, ili SKL,

dopušta bakterijama da dostave lekove
i da to rade po rasporedu.

Prvo, kako bi izbegli
oštećenje zdravih tkiva,

proizvodnja lekova protiv raka počinje
kako bakterije krenu da rastu,

a to se dešava samo unutar samog tumora.

Onda, nakon što proizvedu lekove,

dugme za zaustavljanje uzrokuje
da bakterije puknu

kad dostignu prag kritične populacije.

Ovako ispuštaju lekove i u isto vreme
smanjuju populaciju bakterija.

Međutim, određeni procenat
bakterija ostaje živ

kako bi se ispunila kolonija.

Vremenom se njihov broj dovoljno poveća
da aktiviraju dugme za zaustavljanje

i onda se ciklus nastavlja.

Ovo kolo se može podesiti da dostavlja
lekove po bilo kom periodičnom rasporedu

koji je najbolji za borbu protiv raka.

Ovaj pristup se pokazao dobrim
u naučnim ispitivanjima na miševima.

Ne samo da su naučnici bili u mogućnosti
da uspešno eliminišu limfome

u koje su bile ubačene bakterije,
već je injekcija stimulisala imuni sistem,

što je pripremilo imune ćelije
da identifikuju i napadnu limfome

na drugim mestima kod miševa.

Za razliku od drugih terapija, bakterije
ne ciljaju na jedan specifičan tip raka,

nego na opšte karakteristike
koje dele svi čvrsti tumori.

Niti su programirane bakterije ograničene
da se samo bore protiv raka.

Umesto toga, one mogu da služe
kao sofisticirani senzori

koji nadgledaju lokacije
budućih oboljenja.

Bezopasne probiotske bakterije bi mogle
biti uspavane unutar naših stomaka,

gde bi detektovale, sprečile
i lečile poremećaje

pre nego što imaju šansu
da prouzrokuju simtome.

Napreci u tehnologiji su stvorili
uzbuđenje oko budućnosti

personalizovane medicine
kojima upravljaju mehanički nanoroboti.

Ali zahvaljujući
milijardama godina evolucije

možda već imamo polaznu tačku

u neočekivanoj biološkoj formi bakterija.

Dodajte sintetičku biologiju u sve to,

i ko zna šta će uskoro biti moguće.