Przez prawie pół wieku, począwszy od lat 90. XIX wieku, William B. Coley wstrzykiwał organizmom paciorkowców tysiącom swoich pacjentów z nieoperacyjnym rakiem późnego stadium w Memorial Hospital w Nowym Jorku. Zadziałało. W większości przypadków zabieg zmniejszył guzy, a jeden pacjent przeżył jeszcze 26 lat przed śmiercią na zawał serca. Ale kilka innych zmarło z powodu infekcji bakteryjnej.
Od tego czasu trwają badania nad terapiami bakteryjnymi w leczeniu raka. Ale naukowcy z MIT i Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego odkryli nowe zastosowanie bakterii - do wykrywania raka, a nie leczenia go.
Badanie zespołu, opublikowane w czasopiśmie Science Translational Medicine w maju, wyjaśnia, w jaki sposób genetycznie zmieniają szczep bakterii E. coli, Nissle 1917, tak że gdy napotyka guzy w wątrobie, uwalnia enzym luminescencyjny, który pojawia się w próbkach moczu.
„Specjalnie zaprogramowaliśmy te probiotyki, aby stworzyć cząsteczkę, która zmieniałaby kolor twojego moczu, wskazując na obecność raka”, mówi Tal Danino, jeden z głównych autorów artykułu.
Płyta główna mikropatternowana przy użyciu programowalnych bakterii probiotycznych opracowanych w laboratorium Bhatia. Niebieskie linie składają się z kropek wykonanych z bakterii. (Tal Danino i Vik Muniz) Opracowali Nissle 1917 - ten sam probiotyk, który często jest w jogurcie, aby utrzymać ruch przewodu pokarmowego - w celu wytworzenia naturalnie występującego enzymu o nazwie lacZ, gdy w wątrobie występują guzy. Wstrzyknęli także myszom laboratoryjnym cząsteczkę wykonaną z galaktozy i lucyferyny, białka luminescencyjnego wytwarzanego przez świetliki. Lucyferina nie świeci, gdy jest związana z cukrem, ale gdy występuje rak, lacZ napotyka molekuły i rozdziela galaktozę od lucyferyny. Lucyferina następnie świeci i wydostaje się z organizmu z moczem.
Inne diagnostyki raka wykorzystywały testy moczu, szczególnie raka pęcherza i prostaty, ale nie są one szeroko rozpowszechnione, ponieważ mogą mieć niską wrażliwość - brakuje niektórych nowotworów.
„Najczęściej stosowanym przez nas sygnałem był sygnał luminescencyjny, który można przetestować za pomocą prostego testu lucyferazy - wyobraź sobie tutaj test laboratoryjny - lub można go uprościć, aby był wizualny” - mówi Sangeeta Bhatia, jeden z głównych autorów artykułu oraz profesor nauk o zdrowiu, elektrotechnice i informatyki w MIT.
„Istnieje duże zapotrzebowanie kliniczne na wykrywanie przerzutów do wątroby we wczesnych stadiach, ponieważ istnieje wiele metod leczenia ich we wczesnych stadiach” - mówi. Wskaźniki przeżycia są znacznie wyższe, gdy rak zostanie wcześnie złapany. Zdecydowali, że najlepiej będzie podać doustnie, ponieważ żyła wrotna w wątrobie przenosi bakterie prosto z przewodu pokarmowego do wątroby. Nissle jest na tyle powszechny, że udało mu się zamówić go w postaci płynnej na Amazon.
Wątroba odgrywa ważną rolę w wykrywaniu raka, ponieważ wiele dużych nowotworów, takich jak piersi i jelita grubego, przerzutuje tam. Jest to kluczowy wskaźnik, ale jest również trudny, ponieważ uzyskanie dobrych zdjęć za pomocą tradycyjnych metod wykrywania, takich jak tomografia komputerowa lub MRI, może być trudne.
„Jest to również ważne, ponieważ bakterie naturalnie przemieszczają się do wątroby, aby mogły skolonizować te przerzuty”, mówi Bhatia. Według raportu „W testach na myszach z rakiem okrężnicy, który rozprzestrzenił się na wątrobę, bakterie probiotyczne skolonizowały prawie 90 procent guzów z przerzutami”.
Bhatia i jej koledzy z zespołu początkowo chcieli wykorzystać bakterie do leczenia raka, ale zmienili tryby pracy na technikę diagnostyczną. Podczas gdy nadal myślą o terapii bakteryjnej, udoskonalają ten test.
„Pracujemy nad zrozumieniem handlu tymi probiotykami z jelita do wątroby i ustaleniem, jakie inne rodzaje nowotworów można zastosować w tym podejściu” - mówi Bhatia.
