يقوم الباحثون بتصميم البكتيريا التي يمكنها اكتشاف الحمض النووي للورم

يقوم الباحثون بتصميم البكتيريا التي يمكنها اكتشاف الحمض النووي للورم

الطابع الزمني: 12 آب (أغسطس) 2023 ، الساعة 6:52 صباحًا
عقدة المصدر: 2820250
12 أغسطس 2023 (أخبار Nanowerk) في فصل جديد من أجهزة الاستشعار البيولوجية المتقدمة تقنيًا، قام علماء من جامعة كاليفورنيا سان دييغو وزملاؤهم في أستراليا بتصميم بكتيريا يمكنها اكتشاف وجود الحمض النووي للورم في كائن حي. إن ابتكارهم، الذي اكتشف السرطان في قولون الفئران، يمكن أن يمهد الطريق أمام أجهزة استشعار حيوية جديدة قادرة على التعرف على أنواع مختلفة من العدوى والسرطان وغيرها من الأمراض. تم وصف التقدم في المجلة علوم ("البكتيريا المهندسة تكتشف الحمض النووي للورم"). تم تصميم البكتيريا في السابق للقيام بوظائف تشخيصية وعلاجية مختلفة، لكنها كانت تفتقر إلى القدرة على تحديد تسلسلات محددة من الحمض النووي والطفرات خارج الخلايا. وقد تم تصميم "المقايسة الخلوية لنقل الجينات الأفقي المستهدف والتمييز بواسطة كريسبر" أو "CATCH" للقيام بذلك على وجه التحديد. وقال قائد الفريق العلمي جيف هيستي، الأستاذ في كلية العلوم البيولوجية والبيولوجية بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو: "عندما بدأنا هذا المشروع قبل أربع سنوات، لم نكن متأكدين حتى مما إذا كان استخدام البكتيريا كجهاز استشعار للحمض النووي للثدييات ممكنا". كلية جاكوبس للهندسة. "يعد الكشف عن سرطانات الجهاز الهضمي والآفات السابقة للتسرطن فرصة سريرية جذابة لتطبيق هذا الاختراع." من المعروف أن الأورام تقوم بتفريق أو إلقاء الحمض النووي الخاص بها في البيئات المحيطة بها. يمكن للعديد من التقنيات تحليل الحمض النووي المنقى في المختبر، لكن هذه التقنيات لا تستطيع اكتشاف الحمض النووي حيث يتم إطلاقه. وبموجب استراتيجية CATCH، قام الباحثون بهندسة البكتيريا باستخدام تقنية CRISPR لاختبار تسلسلات الحمض النووي الحرة العائمة على المستوى الجينومي ومقارنة تلك العينات بتسلسلات سرطانية محددة مسبقًا.

[المحتوى جزءا لا يتجزأ]

تعمل تقنية CATCH على هندسة الخلايا لاكتشاف وتمييز الحمض النووي الخالي من الخلايا. قد يكون هذا ذا قيمة في التطبيقات السريرية (السرطان والعدوى) والتجارية (البيئية والصناعية) - حيثما ومتى، يكون اكتشاف الحمض النووي ذا قيمة. وقال روب كوبر، المؤلف الأول المشارك للدراسة والعالم في معهد الأحياء الاصطناعية بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو: "يمكن للعديد من البكتيريا أن تأخذ الحمض النووي من بيئتها، وهي مهارة تعرف بالكفاءة الطبيعية". تعاون هيستي وكوبر والطبيب الأسترالي دان ورثلي على فكرة الكفاءة الطبيعية فيما يتعلق بالبكتيريا وسرطان القولون والمستقيم، وهو السبب الرئيسي الثالث للوفاة المرتبطة بالسرطان في الولايات المتحدة. وبدأوا في صياغة إمكانية هندسة البكتيريا، المنتشرة بالفعل في القولون، كأجهزة استشعار حيوية جديدة يمكن نشرها داخل الأمعاء للكشف عن الحمض النووي المنطلق من أورام القولون والمستقيم. ركزوا على راكدة بايلي، وهي بكتيريا حدد فيها كوبر العناصر اللازمة لالتقاط الحمض النووي واستخدام كريسبر لتحليله. وقال ورثلي، أخصائي أمراض الجهاز الهضمي والباحث في السرطان في جامعة كاليفورنيا: "مع العلم أن الحمض النووي الخالي من الخلايا يمكن تعبئته كإشارة أو مدخلات، شرعنا في هندسة البكتيريا التي من شأنها أن تستجيب للحمض النووي للورم في وقت ومكان اكتشاف المرض". عيادة تنظير القولون في بريسبان، أستراليا. ومن خلال العمل مع الزميلتين الأستراليتين سوزان وودز وجوزفين رايت، قام الباحثون بتصميم وبناء واختبار راكدة بايلي كجهاز استشعار لتحديد الحمض النووي من KRAS، وهو الجين المتحور في العديد من أنواع السرطان. وقاموا ببرمجة البكتيريا باستخدام نظام كريسبر المصمم للتمييز الطافر عن النسخ العادية (غير المتحورة) من KRAS. وهذا يعني أن البكتيريا التي اتخذت أشكالًا متحولة من KRAS، كما هو موجود في الأورام الحميدة والسرطانات السابقة للتسرطن، على سبيل المثال، هي وحدها التي يمكنها البقاء على قيد الحياة للإشارة إلى المرض أو الاستجابة له. تحيط بكتيريا Acinetobacter baylyi بكتل من خلايا سرطان القولون والمستقيم كما يظهر في الطبق، تحيط بكتيريا Acinetobacter baylyi (الخضراء) بكتل من خلايا سرطان القولون والمستقيم. (الصورة: جوزفين رايت) يعتمد البحث الجديد على أفكار سابقة تتعلق بنقل الجينات الأفقي، وهي تقنية تستخدمها الكائنات الحية لنقل المواد الوراثية بين بعضها البعض بطريقة تختلف عن الوراثة الجينية التقليدية من الوالدين إلى الأبناء. في حين أن النقل الجيني الأفقي معروف على نطاق واسع من البكتيريا إلى البكتيريا، فقد حقق الباحثون هدفهم المتمثل في تطبيق هذا المفهوم من أورام الثدييات والخلايا البشرية إلى البكتيريا. "لقد كان أمرًا لا يصدق عندما رأيت البكتيريا التي تناولت الحمض النووي للورم تحت المجهر. وقال رايت: "لقد نمت لدى الفئران المصابة بالأورام مستعمرات بكتيرية خضراء اكتسبت القدرة على النمو على ألواح المضادات الحيوية". يقوم الباحثون الآن بتكييف استراتيجية المستشعر البيولوجي للبكتيريا الخاصة بهم بدوائر جديدة وأنواع مختلفة من البكتيريا لاكتشاف وعلاج السرطانات والالتهابات البشرية. وقال وودز: "هناك إمكانات كبيرة لهندسة البكتيريا للوقاية من سرطان القولون والمستقيم، وهو ورم مغمور في تيار من البكتيريا، يمكن أن يساعد أو يعيق تطوره". وأشار البروفيسور المشارك سيدهارتا موخيرجي من جامعة كولومبيا، والذي لم يشارك في الدراسة، إلى أنه في المستقبل “سيتم علاج المرض والوقاية منه عن طريق الخلايا، وليس الحبوب. إن وجود بكتيريا حية يمكنها اكتشاف الحمض النووي في الأمعاء يمثل فرصة هائلة للعمل كحارس للبحث عن سرطانات الجهاز الهضمي والعديد من أنواع السرطان الأخرى وتدميرها. في حين أن الاختراع الجديد يتطلب مزيدًا من التطوير والتحسين، فإن فريق البيولوجيا التركيبية في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو يواصل تحسين استراتيجية أجهزة الاستشعار الحيوية المتقدمة، كما قال هيستي، الذي لديه انتماءات إلى قسم البيولوجيا الجزيئية بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو، وقسم شو شين جين لاي للهندسة الحيوية والهندسة الحيوية. معهد الأحياء الاصطناعية. يعتقد ورثلي: "هناك مستقبل حيث لا ينبغي لأحد أن يموت بسبب سرطان القولون والمستقيم". "نأمل أن يكون هذا العمل مفيدًا للمهندسين الحيويين والعلماء، وفي المستقبل، للأطباء، في السعي لتحقيق هذا الهدف."

الطابع الزمني:

اكثر من نانوويرك