В течение почти полувека, начиная с 1890-х годов, Уильям Б. Коли вводил стрептококковые организмы тысячам своих пациентов с неоперабельным раком поздней стадии в Мемориальной больнице в Нью-Йорке. Это сработало. В большинстве случаев процедура уменьшила их опухоли, и один пациент прожил еще 26 лет до смерти от сердечного приступа. Но несколько других умерли от бактериальной инфекции.
С тех пор ведутся исследования в области бактериальной терапии рака. Но ученые из Массачусетского технологического института и Калифорнийского университета в Сан-Диего нашли новое применение бактериям - для выявления рака, а не для его лечения.
Исследование команды, опубликованное в журнале Science Translational Medicine в мае, объясняет, как они генетически изменяют штамм бактерий E.coli, Nissle 1917, так что при обнаружении опухолей в печени он выделяет люминесцентный фермент, который обнаруживается в образцах мочи.
«Мы специально запрограммировали эти пробиотики, чтобы сделать молекулу, которая изменила бы цвет вашей мочи, чтобы указать на наличие рака», - говорит Тал Данино, один из ведущих авторов статьи.
Материнская плата микропаттерна с использованием программируемых пробиотических бактерий, разработанных в лаборатории Bhatia. Синие линии состоят из точек, сделанных из бактерий. (Таль Данино и Вик Мунис) Они разработали Nissle 1917 - тот же самый пробиотик, который часто содержится в йогурте для поддержания пищеварительного тракта, - для производства естественного фермента под названием lacZ, когда в печени присутствуют опухоли. Они также вводили лабораторным мышам молекулу из галактозы и люциферина, люминесцентного белка, который вырабатывают светлячки. Люциферин не светится, когда он связан с сахаром, но когда присутствует рак, lacZ встречается с молекулами и расщепляет галактозу из люциферина. Затем люциферин светится и выводится из организма с мочой.
В других диагностиках рака использовались анализы мочи, особенно при раке мочевого пузыря и простаты, но они не получили широкого распространения, потому что они могут иметь низкую чувствительность - они пропускают некоторые виды рака.
«Чаще всего мы использовали сигнал на основе люминесценции, который можно было проверить с помощью простого люциферазного анализа - представьте себе лабораторный тест здесь - или его можно было бы упростить, чтобы он был визуальным», - говорит Сангита Бхатия, один из старших авторов статьи. и профессор медицинских наук, электротехники и компьютерных наук в Массачусетском технологическом институте.
«Существует большая клиническая потребность в выявлении метастазов в печени на ранних стадиях, поскольку существует много методов для их лечения на ранних стадиях», - говорит она. Выживаемость значительно выше, когда рак выявляется на ранней стадии. Они решили, что пероральное введение будет работать лучше всего, потому что печеночная воротная вена транспортирует бактерии прямо из пищеварительного тракта в печень. Nissle достаточно распространен, чтобы они могли заказать его в жидком виде на Amazon.
Печень играет важную роль в обнаружении рака, потому что там метастазируют многие крупные виды рака, такие как рак молочной железы и колоректальный. Это важный показатель, но он также сложен, потому что может быть трудно получить хорошие изображения с его помощью традиционных методов обнаружения, таких как компьютерная томография или МРТ.
«Это также важно, потому что бактерии попадают в печень естественным путем, чтобы они могли колонизировать эти метастазы», - говорит Бхатия. Согласно отчету, «в тестах на мышах с раком толстой кишки, который распространился на печень, пробиотические бактерии колонизировали почти 90 процентов метастатических опухолей».
Бхатия и ее товарищи по команде изначально искали использование бактерий для лечения рака, но они переключили режимы на работу с диагностической техникой. Пока они продолжают думать о бактериальной терапии, они совершенствуют этот тест.
«Мы работаем над тем, чтобы понять, как эти пробиотики попадают из кишечника в печень, и определить, какие другие виды рака можно использовать при таком подходе», - говорит Бхатия.
