ב 1884, מזלו של חולה נראה מידרדר מרע לגרוע.
לחולה היה סרטן שגדל במהירות על צווארו,
ואז הוא נדבק בזיהום בקטריאלי לא קשור בעור.
אבל במהרה, משהו לא צפוי קרה:
כשהוא השתקם מהזיהום, גם הסרטן החל לסגת.
כשרופא בשם וויליאם קולי ביצע מעקב אחר החולה 7 שנים מאוחר יותר,
לא נשארו סימנים נראים לסרטן.
קולי האמין שמשהו פלאי התרחש:
שהזיהום הבקטריאלי עורר את המערכת החיסונית של החולה
כדי להלחם בסרטן.
הגילוי בר המזל של קולי הוביל אותו להפוך לחלוץ
בהזרקה מכוונת של בקטריות כדי לטפל בסרטן.
מאה שנים מאוחר יותר, ביולוגים סינטטיים מצאו דרך טובה יותר
להשתמש בבעלי הברית הלא הגיוניים האלה --
על ידי תכנותם לספק תרופות באופן בטוח יותר ישירות לגידולים.
סרטן מתרחש כשפעולות רגילות של תאים משתנות,
מה שגורם להם להתרבות במהירות וליצור גדילות שנקראות גידולים.
טיפולים כמו קרינה, כימותרפיה, ואימונו תרפיה
מנסים להרוג תאים סרטניים, אבל יכולים להשפיע על כל הגוף
ולהפריע לרקמות בריאות בתהליך.
עם זאת, לכמה בקטריות כמו אי קולי
יש יתרון יחודי של להיות מסוגלות לגדול סלקטיבית בתוך גידולים.
למעשה, לב הגידול יוצר סביבה אידיאלית
שם הם יכולים להשתכפל בבטחה חבויים מתאי החיסון.
במקום לגרום להדבקה,
בקטריות יכולות להיות מתוכנתות מחדש לשאת תרופות נלחמות בסרטן,
שפועלות כמו סוס טרויאני שמטווח את הגידול מבפנים.
הרעיון של תכנות בקטריות לחוש ולהגיב בדרכים חדשניות
הוא מוקד עיקרי בתחום שנקרא ביולוגיה סינטטית.
אבל איך בקטריה יכולה להיות מתוכנתת?
המפתח נמצא בשינוי ה DNA.
על ידי הכנסת רצפים גנטיים מסויימים לבקטריה,
הן יכולות לקבל הוראות לסנטז מולקולות שונות,
כולל אלו שמפריעות לסרטן לגדול.
אפשר לגרום להן גם להתנהג בדרכים מאוד מסויימות
בעזרת מעגלים ביולוגיים.
אלה מתכנתים התנהגויות שונות בהתבסס על הנוכחות, ההעדרות,
או הצרוף של גורמים מסויימים.
לדוגמה, לגידולים יש רמות נמוכות של חמצן וחומציות
ומייצרות בעודף מולקולות מסוימות.
ביולוגים סינטטיים יכולים לתכנת בקטריות לחוש את המצבים האלה,
ובכך, להגיב לגידולים בעודם נמנעים מרקמות בריאות.
סוג אחד של מעגלים ביולוגיים, שידועים כמעגלי ליסיס מסונכרנים, או SLC,
מאפשרים לבקטריות לא רק לספק תרופות, אלא לעשות זאת גם בתזמון קבוע.
ראשית, כדי להמנע מפגיעה ברקמות הבריאות,
יצור של תרופות נוגדות סרטן מתחיל כשבקטריות גדלות,
מה שקורה רק בתוך הגידול עצמו.
ואז, אחרי שהן יצרו את התרופות,
מתג הרג גורם לבקטריה להתבקע
כשהן מגיעות לסף אוכלוסיה קריטי.
זה גם משחרר את התרופה ומפחית את אוכלוסיית הבקטריות.
עם זאת, אחוז מסויים של הבקטריות נותר חי
כדי לחדש את המושבה.
לבסוף המספרים שלהן גדלים מספיק כדי לעורר את מתג ההרג שוב,
והמחזור ממשיך.
המעגל הזה יכול להיות מכוונן כדי לספק תרופות בכל תדירות שנדרשת
כדי להלחם בסרטן בצורה מיטבית.
הגישה הזו הוכחה כמבטיחה בניסויים קליניים בעכברים.
לא רק שהמדענים היו מסוגלים לחסל ביעילות גידולי לימפומה
שמוזרקים להם בקטריות, אלא שההזרקה גם מעוררת את מערכת החיסון,
מה שמכין את תאי החיסון לזהות ולתקוף את הלימפומה הלא מטופלת
במקומות אחרים בעכבר.
בניגוד להרבה תרופות אחרות, בקטריות לא מטווחות סוג מסויים של סרטן,
אלא את התכונות הכלליות שכל תאי הסרטן המוצקים חולקים.
בקטריות מתוכנתות גם אינן מוגבלות למלחמה בסרטן בלבד,
אלא, הן יכולות לשמש כגלאים מורכבים
שמנטרים מיקומים של מחלות עתידיות.
בקטריות פרוביוטיות בטוחות יוכלו אולי לנוח רדומות בתוך המעיים שלנו,
שם הם מזהות, מונעות, ומטפלות בהפרעות
לפני שיש להן הזדמנות לגרום לסימפטומים.
התקדמויות בטכנולוגיה יצרו התרגשות סביב העתיד
של רפואה מותאמת אישית שמונעת על ידי ננו בוטים מכאניים.
אבל הודות למיליארדי שנים של אבולוציה
אולי יש לנו כבר נקודת התחלה
בצורה הביולוגית הלא צפויה של בקטריות.
הוסיפו את הביולוגיה הסינטטית למערכה,
ומי יודע מה יהיה אפשרי בקרוב.