Cercetătorii creează bacterii care pot detecta ADN-ul tumorii

Cercetătorii creează bacterii care pot detecta ADN-ul tumorii

Marca temporală: 12 august 2023 6:52
Nodul sursă: 2820250
12 august 2023 (Știri Nanowerk) Intrând într-un nou capitol al senzorilor biologici avansați din punct de vedere tehnologic, oamenii de știință de la Universitatea din California San Diego și colegii lor din Australia au creat bacterii care pot detecta prezența ADN-ului tumoral într-un organism viu. Inovația lor, care a detectat cancerul în colonul șoarecilor, ar putea deschide calea către noi biosenzori capabili să identifice diferite infecții, cancere și alte boli. Avansarea este descrisă în jurnal Ştiinţă („Bacterii artificiale detectează ADN-ul tumorii”). Bacteriile au fost proiectate anterior pentru a îndeplini diverse funcții diagnostice și terapeutice, dar nu aveau capacitatea de a identifica secvențe specifice ADN și mutații în afara celulelor. Noul „Cellular Assay for Targeted CRISPR-discriminated Horizontal gene transfer” sau „CATCH” a fost conceput pentru a face exact acest lucru. „Pe măsură ce am început acest proiect în urmă cu patru ani, nici măcar nu eram siguri dacă folosirea bacteriilor ca senzor pentru ADN-ul mamiferelor era chiar posibilă”, a spus liderul echipei științifice Jeff Hasty, profesor la UC San Diego School of Biological Sciences și Scoala de Inginerie Jacobs. „Detectarea cancerelor gastrointestinale și a leziunilor precanceroase este o oportunitate clinică atractivă de a aplica această invenție.” Se știe că tumorile își dispersează sau elimină ADN-ul în mediile care le înconjoară. Multe tehnologii pot analiza ADN-ul purificat în laborator, dar acestea nu pot detecta ADN-ul acolo unde este eliberat. În cadrul strategiei CATCH, cercetătorii au conceput bacterii folosind tehnologia CRISPR pentru a testa secvențe de ADN care plutesc liber la nivel genomic și pentru a compara acele mostre cu secvențe de cancer predeterminate.

[Conținutul încorporat]

Tehnologia CATCH proiectează celulele pentru a detecta și discrimina ADN-ul fără celule. Acest lucru poate fi de valoare în clinice (cancer și infecții) și comerciale (ecologie, aplicații industriale - oriunde și oricând, detectarea ADN-ului este valoroasă. „Multe bacterii pot prelua ADN din mediul lor, o abilitate cunoscută sub numele de competență naturală”, a spus Rob Cooper, co-autorul studiului și om de știință la Institutul de Biologie Sintetică din UC San Diego. Hasty, Cooper și medicul australian Dan Worthley au colaborat la ideea de competență naturală în legătură cu bacteriile și cancerul colorectal, a treia cauză de deces cauzată de cancer în Statele Unite. Ei au început să formuleze posibilitatea de inginerie a bacteriilor, care sunt deja predominante în colon, ca noi biosenzori care ar putea fi desfășurați în interiorul intestinului pentru a detecta ADN-ul eliberat de tumorile colorectale. S-au concentrat asupra Acinetobacter baylyi, o bacterie în care Cooper a identificat elementele necesare atât pentru preluarea ADN-ului, cât și pentru utilizarea CRISPR pentru a-l analiza. „Știind că ADN-ul fără celule poate fi mobilizat ca un semnal sau o intrare, ne-am propus să creăm bacterii care să răspundă la ADN-ul tumoral în momentul și locul depistarii bolii”, a spus Worthley, un gastroenterolog și cercetător în cancer cu Clinica de colonoscopie din Brisbane, Australia. Lucrând cu colegii australieni Susan Woods și Josephine Wright, cercetătorii au proiectat, construit și testat Acinetobacter baylyi ca senzor pentru identificarea ADN-ului din KRAS, o genă care este mutată în multe tipuri de cancer. Ei au programat bacteria cu un sistem CRISPR conceput pentru a discrimina mutante de copii normale (nemutate) ale KRAS. Aceasta înseamnă că numai bacteriile care au preluat forme mutante de KRAS, așa cum se găsesc în polipi și cancere precanceroase, de exemplu, ar supraviețui pentru a semnala sau a răspunde la boală. Bacteriile Acinetobacter baylyi înconjoară aglomerări de celule de cancer colorectal După cum se vede într-o farfurie, bacteriile Acinetobacter baylyi (verzi) înconjoară aglomerări de celule de cancer colorectal. (Imagine: Josephine Wright) Noua cercetare se bazează pe ideile anterioare legate de transferul orizontal al genelor, o tehnică folosită de organisme pentru a muta materialul genetic între ele într-un mod diferit de moștenirea genetică tradițională de la părinți la descendenți. În timp ce transferul orizontal de gene este cunoscut pe scară largă de la bacterii la bacterii, cercetătorii și-au atins obiectivul de a aplica acest concept de la tumorile de mamifere și celulele umane în bacterii. „A fost incredibil când am văzut bacteriile care preluaseră ADN-ul tumorii la microscop. Șoarecii cu tumori au crescut colonii bacteriene verzi care au dobândit capacitatea de a crește pe plăci cu antibiotice”, a spus Wright. Cercetătorii își adaptează acum strategia biosenzorului de bacterii cu circuite noi și diferite tipuri de bacterii pentru detectarea și tratarea cancerelor și infecțiilor umane. „Există atât de mult potențialul de a crea bacterii pentru a preveni cancerul colorectal, o tumoare care este scufundată într-un flux de bacterii, care ar putea ajuta sau împiedica progresia acesteia”, a spus Woods. Profesorul asociat Siddhartha Mukherjee de la Universitatea Columbia, care nu a fost implicat în studiu, a indicat că, în viitor, „boala va fi tratată și prevenită prin celule, nu cu pastile. O bacterie vie care poate detecta ADN-ul în intestin este o oportunitate extraordinară de a acționa ca o santinelă pentru a căuta și a distruge cancerele gastro-intestinale și multe altele.” În timp ce noua invenție necesită dezvoltare și perfecționare ulterioară, echipa de biologie sintetică de la UC San Diego continuă să optimizeze strategia avansată a biosenzorilor, a spus Hasty, care are afilieri cu Departamentul de Biologie Moleculară din UC San Diego, Departamentul de Bioinginerie Shu Chien-Gene Lay și Institutul de Biologie Sintetică. „Există un viitor în care nimeni nu trebuie să moară de cancer colorectal”, crede Worthley. „Sperăm că această lucrare va fi utilă bioinginerilor, oamenilor de știință și, în viitor, clinicienilor, în urmărirea acestui obiectiv.”

Timestamp-ul:

Mai mult de la Nanowerk