С момента своего изобретения химиотерапия зарекомендовала себя как ценный инструмент в лечении многих видов рака, но у нее есть существенный недостаток. Помимо уничтожения раковых клеток, она может убивать и здоровые клетки, например, волосяные фолликулы, вызывая облысение, или клетки, выстилающие желудок, вызывая тошноту.
Ученые из Калифорнийского технологического института могут предложить лучшее решение: генно-инженерные бактерии, управляемые звуком, которые ищут и уничтожают раковые клетки. В новой работе, опубликованной в журнале Nature Communications, исследователи из лаборатории Михаила Шапиро, профессора химической инженерии и научного сотрудника Медицинского института Говарда Хьюза, показывают, что они разработали специализированный штамм бактерий кишечной палочки (E. coli), которые при введении пациенту ищут и проникают в раковые опухоли. Как только бактерии достигают места назначения, их можно побудить к производству противораковых препаратов с помощью импульсов ультразвука.
“Цель этой технологии – воспользоваться способностью пробиотиков проникать в опухоли, используя ультразвук для их активации и высвобождения сильнодействующих лекарств внутри опухоли”, — рассказывает Шапиро.
Отправной точкой для их работы стал штамм кишечной палочки под названием Nissle 1917, который одобрен для медицинского использования у людей. Попадая в кровоток, эти бактерии распространяются по всему организму. Затем иммунная система пациента уничтожает их – за исключением тех бактерий, которые колонизировали раковые опухоли, где существует иммуносупрессивная среда.
Чтобы превратить бактерии в полезный инструмент лечения рака, команда разработала для них два новых набора генов. Один набор генов предназначен для производства нанотрубок – терапевтических белков, которые отключают сигналы, используемые опухолью для предотвращения противоопухолевого ответа иммунной системы. Присутствие этих нанотрубок позволяет иммунной системе атаковать опухоль. Другой набор генов действует как тепловой переключатель, включающий гены нанотел, когда бактерии достигают определенной температуры.
Вставив гены, зависящие от температуры и наночастиц, команда смогла создать штаммы бактерий, которые вырабатывали подавляющие опухоль нанотела только при нагревании до температуры 42-43 градусов Цельсия. Поскольку нормальная температура человеческого тела составляет 37 градусов Цельсия, эти штаммы не начинают вырабатывать свои противоопухолевые нанотела при введении в организм человека. Вместо этого они спокойно растут внутри опухолей до тех пор, пока внешний источник не нагреет их до температуры срабатывания.
