Mokslininkai visame pasaulyje tyrinėja, kaip priešvėžiniai vaistai gali veiksmingiausiai pasiekti savo taikinius - navikus.

Vienas iš tokių būdų yra naudoti modifikuotas bakterijas kaip „nešėjus“, pernešančias vaistus per kraują iki navikų.  ETH Zürich tyrėjai dabar sėkmingai kontroliuoja tam tikras bakterijas, kad jos galėtų veiksmingai pernešti vaistus per kraujagyslių sieneles ir infiltruoti navikinį audinį.

Vadovaujant profesorei Simone Schürle, ETH Zürich tyrėjai pasirinko bakterijas, kurios natūraliai randamos gamtoje, ir pasižymi magnetinėmis savybėmis: kaupia geležies oksido daleles. Magnetospirillum genčiai priklausančioms bakterijoms reaguojant į magnetinius laukus, jas galima kontroliuoti iš išorės panaudojant magnetus.

Schürle ir jos komanda parodė, kad besisukantis magnetinis laukas, taikomas prieš naviko augimą, padeda bakterijoms pereiti per kraujagyslių sieneles. Kraujagyslių sienelėje besisukantis magnetinis laukas skatina bakterijas suktis aplink savo ašį ir judėti į priekį.

Kraujagyslių sienelė susideda iš ląstelių sluoksnio ir yra barjeras tarp kraujotakos ir naviko audinio. Tarp šių ląstelių esančios siauros vietos leidžia tam tikroms molekulėms praeiti per kraujagyslių sienelę. Tarpląstelinius tarpus reguliuoja kraujagyslių sienelių ląstelės ir šie tarpai laikinai gali būti pakankamai platūs, kad per sienelę praeitų net bakterijos.

ETH Zürich mokslininkai parodė, kad bakterijų panaudojimas besisukančiame magnetiniame lauke yra efektyvus dėl trijų priežasčių. Pirmiausia, bakterijų manipuliavimas besisukančiame magnetiniame lauke yra dešimt kartų galingesnis nei manipuliavimas naudojant statinį magnetinį lauką. Antra, svarbiausia priežastis, yra ta, kad bakterijos, besisukančiame magnetiniame lauke verčiamos nuolat judėti palei arterijos sienelę, tai padidina tikimybę, kad jos susidurs su trumpai atsirandančiomis spragomis tarp kraujagyslių sienelių. Trečia, nukreipus magnetinį lauką naviko kryptimi, bakterijos pačios nukeliauja iki taikinio.

"Mes taip pat naudojame bakterijų natūralų judėjimą", paaiškina Schürle. "Kai bakterijos praeina per kraujagyslių sienelę ir yra navike, jos gali savarankiškai migruoti giliai į jo vidų." Dėl šios priežasties mokslininkai išorinį magnetinį lauką naudoja tik vieną valandą - pakankamai ilgai, kad bakterijos efektyviai praeitų per kraujagyslių sienelę ir pasiektų naviką.

Tokios bakterijos ateityje galėtų nunešti priešvėžinius vaistus. Atlikę eksperimentus ląstelių kultūroje, ETH Zürich tyrėjai imitavo šią procedūrą pritvirtindami prie bakterijų liposomas: pažymėjo jas fluorescenciniu dažu, kuris leido parodyti, kad bakterijos iš tikrųjų pristatė savo "krovinius" į vėžinę audinio vietą. Medicininio taikymo atveju liposomose būtų užpildytas vaistas.

Šiuo metu vyksta keli tyrimų projektai apie E. coli bakterijų efektyvumą prieš navikus. Šiandien galima modifikuoti bakterijas naudojant sintetinę biologiją, kad būtų galima optimizuoti jų terapinį poveikį, sumažinti šalutinį poveikį ir padaryti jas saugesnes. Nepaisant to, vis dar išlieka klausimas, kaip šios bakterijos gali veiksmingai pasiekti naviką. Nors įmanoma tiesiogiai įšvirkšti bakterijas į arti paviršiaus esančius navikus, tačiau neįmanoma to padaryti su giliai įsiskverbusiais navikais. Čia pasireiškia profesorės Schürle mikro-robotinio valdymo svarba. "Mes tikime, kad galime naudoti savo inžinerinį metodą, kad padidintume bakterinės vėžio terapijos veiksmingumą", - sako ji.

E. coli, daugelį metų naudotos vėžio tyrimuose, nėra magnetinės ir negali būti valdomos magnetiniu lauku. Magnetinis jautrumas yra labai reta bakterijų savybė. Magnetospirillum yra vienos iš nedaugelio bakterijų genčių, turinčių šią savybę.

Schürle nori modifikuoti E. coli bakterijas į magnetines, kad pritaikius magnetinį lauką, jas būtų galima kontroliuoti klinikiniais tikslais ir išgelbėti daugelį gyvybių.

Autorius Robertas Lisicinas

Šaltiniai:

1. Scientists Use Magnetic Bacteria To Fight Tumors | Technology Networks
2. Gwisai T, Mirkhani N, Christiansen MG, Nguyen TT, Ling V, Schuerle S. Magnetic torque–driven living microrobots for increased tumor infiltration. Sci Robotics. 2022;7(71):eabo0665. doi: 10.1126/scirobotics.abo0665

Komentarai ()