Για σχεδόν μισό αιώνα, ξεκινώντας από τη δεκαετία του 1890, ο William B. Coley έτρωγε στρεπτόκοκκο μικροοργανισμούς σε χιλιάδες ασθενείς του με καρκίνο αργής σταδίου στο Memorial Hospital της Νέας Υόρκης. Δούλεψε. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η διαδικασία συρρικνώθηκε τους όγκους και ένας ασθενής έζησε 26 ακόμη χρόνια πριν πεθάνει από καρδιακή προσβολή. Όμως, αρκετοί άλλοι πέθαναν από βακτηριακή λοίμωξη.
Από τότε, διεξάγεται συνεχής έρευνα για βακτηριακές θεραπείες για καρκίνο. Ωστόσο, οι επιστήμονες από το MIT και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας του Σαν Ντιέγκο έχουν βρει μια νέα χρήση για τα βακτήρια - για να ανιχνεύσουν τον καρκίνο, αντί να τα θεραπεύσουν.
Η μελέτη της ομάδας, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science Translational Medicine τον Μάιο, εξηγεί πώς τροποποιούν γενετικά ένα στέλεχος βακτηρίων E.coli, Nissle 1917, έτσι ώστε όταν συναντά όγκους στο ήπαρ, απελευθερώνει ένα φωταύγεια ένζυμο που εμφανίζεται στα δείγματα ούρων.
"Προγραμματίσαμε συγκεκριμένα αυτά τα προβιοτικά για να δημιουργήσουμε ένα μόριο που θα άλλαζε το χρώμα των ούρων σας για να υποδείξει την ύπαρξη καρκίνου", λέει ο Tal Danino, ένας από τους κύριους συγγραφείς στο έγγραφο.
Μία μητρική πλακέτα με μικροεπεξεργαστή χρησιμοποιώντας προγραμματιζόμενα προβιοτικά βακτηρίδια που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο Bhatia. Οι μπλε γραμμές αποτελούνται από τελείες από βακτήρια. (Tal Danino και Vik Muniz) Κατασκεύασαν το Nissle 1917 - το ίδιο προβιοτικό που είναι συχνά στο γιαούρτι για να κρατήσει το πεπτικό σας σύστημα κινούμενο - για να παράγει ένα φυσικό ένζυμο που ονομάζεται lacZ όταν υπάρχουν όγκοι στο ήπαρ. Έχουν επίσης εγχύσει εργαστηριακά ποντίκια με ένα μόριο από γαλακτόζη και λουσιφερίνη, την φωταύγεια πρωτεΐνη που παράγουν οι πυγολαμπίδες. Η λουσιφερίνη δεν ανάβει όταν δεσμεύεται στη ζάχαρη, αλλά όταν υπάρχει καρκίνος, το lacZ συναντά τα μόρια και διασπά τη γαλακτόζη από τη λουσιφερίνη. Στη συνέχεια η λουσιφερίνη λάμπει και εξέρχεται από το σώμα στα ούρα.
Άλλα διαγνωστικά για τον καρκίνο έχουν χρησιμοποιήσει εξετάσεις ούρων, ειδικά με καρκίνο της ουροδόχου κύστης και του προστάτη, αλλά δεν είναι ευρέως διαδεδομένα, επειδή μπορούν να έχουν χαμηλή ευαισθησία-χάνουν κάποιους καρκίνους.
"Το σήμα που χρησιμοποιήσαμε πιο συχνά ήταν ένα φωταύγειας με βάση ένα που θα μπορούσε να δοκιμαστεί με μια απλή δοκιμασία λουσιφεράσης - φανταστείτε ένα εργαστηριακό τεστ εδώ - ή θα μπορούσε να απλουστευθεί ώστε να είναι οπτικό", λέει η Sangeeta Bhatia, ένας από τους ανώτερους συγγραφείς στο έγγραφο και καθηγητής επιστημών υγείας, ηλεκτρολογίας και πληροφορικής στο MIT.
"Υπάρχει μεγάλη κλινική ανάγκη ανίχνευσης μεταστάσεων στα ήπαρ στα αρχικά στάδια, καθώς υπάρχουν πολλές μέθοδοι αντιμετώπισης αυτών σε πρώιμα στάδια", λέει. Τα ποσοστά επιβίωσης είναι σημαντικά υψηλότερα όταν ο καρκίνος πιάζεται νωρίς. Αποφάσισαν ότι μια από του στόματος χορήγηση θα μπορούσε να λειτουργήσει καλύτερα επειδή η ηπατική πυλαία φλέβα μεταφέρει τα βακτήρια κατευθείαν από την πεπτική οδό στο ήπαρ. Το Nissle είναι αρκετά κοινό που ήταν σε θέση να το παραγγείλει σε υγρή μορφή στο Amazon.
Το ήπαρ παίζει σημαντικό ρόλο στην ανίχνευση του καρκίνου, επειδή πολλοί μείζονες καρκίνοι, όπως ο μαστός και ο παχέος εντέρου, μετασταθούν εκεί. Είναι ένας κρίσιμος δείκτης, αλλά είναι επίσης δύσκολος, επειδή μπορεί να είναι δύσκολο να αποκτήσετε καλές εικόνες από αυτό χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μεθόδους ανίχνευσης, όπως CT σαρώνει ή MRI.
"Είναι επίσης σημαντικό επειδή η κυκλοφορία των βακτηρίων στο συκώτι είναι φυσικά έτσι ώστε να μπορούν να αποικίσουν αυτά τα μεταστάσεις", λέει ο Bhatia. Σύμφωνα με την έκθεση, «Σε δοκιμές σε ποντικούς με καρκίνο του παχέος εντέρου που έχει εξαπλωθεί στο ήπαρ, τα προβιοτικά βακτήρια αποικίζουν περίπου το 90% των μεταστατικών όγκων».
Η Bhatia και οι συμπαίκτες της είχαν αρχικά την πρόθεση να χρησιμοποιήσουν τα βακτηρίδια ως θεραπεία καρκίνου, αλλά άλλαξαν τρόπους για να εργαστούν στη διαγνωστική τεχνική. Ενώ συνεχίζουν να σκέφτονται τη θεραπεία των βακτηριδίων, βελτιώνουν αυτό το τεστ.
«Εργαζόμαστε για την κατανόηση της εμπορίας αυτών των προβιοτικών από το έντερο στο ήπαρ και για τον προσδιορισμό των άλλων μορφών καρκίνου που μπορούν να χρησιμοποιηθούν με αυτή την προσέγγιση», λέει ο Bhatia.
