Cercetătorii lucrează la o nouă strategie experimentală împotriva cancerului, care folosește bacterii modificate genetic pentru a ataca tumorile din interior.
Metoda exploatează o caracteristică bine cunoscută a tumorilor solide: zonele din centrul lor sunt sărace în oxigen, deoarece celulele cresc mai repede decât se poate dezvolta rețeaua de vase de sânge.
O echipă de la University of Waterloo încearcă să transforme această vulnerabilitate într-un avantaj terapeutic, folosind bacterii capabile să se dezvolte exact în aceste zone.
De ce sunt vulnerabile tumorile solide
Pe măsură ce o tumoră crește, celulele din interior ajung să nu mai primească suficient oxigen și nutrienți. Se formează astfel un nucleu hipoxic, adică o zonă aproape lipsită de oxigen. Această regiune este dificil de tratat prin terapiile clasice, deoarece multe medicamente ajung cu greu acolo prin circulația sanguină.
În schimb, aceste condiții pot deveni ideale pentru anumite bacterii anaerobe, organisme care pot trăi doar în absența oxigenului, scrie Newsweek.
Cercetătorii folosesc în acest scop bacteria Clostridium sporogenes, un microorganism întâlnit în mod natural în sol. Sporii bacteriei pot ajunge în interiorul tumorii, unde găsesc un mediu bogat în nutrienți și lipsit de oxigen, ceea ce le permite să se dezvolte și să înceapă degradarea țesutului tumoral.
Ideea folosirii bacteriilor pentru a distruge tumori este studiată de mai mult timp, însă există o problemă majoră: bacteriile anaerobe pot supraviețui doar în centrul tumorii.
În zonele periferice ale tumorii există mici cantități de oxigen, iar bacteriile mor înainte de a reuși să distrugă complet țesutul canceros. Din acest motiv, tratamentul rămânea până acum incomplet.
Pentru a depăși această limitare, echipa canadiană a modificat genetic bacteria, introducând o genă provenită de la o specie înrudită, care îi permite să tolereze cantități mici de oxigen.
Astfel, microorganismele ar putea supraviețui mai mult timp și s-ar putea extinde din centrul tumorii spre zonele periferice, crescând eficiența distrugerii țesutului tumoral.
Această modificare ridică însă o problemă de siguranță. Dacă bacteria ar deveni tolerantă la oxigen prea devreme, ar putea supraviețui și în alte zone ale organismului, precum sângele, unde nu ar trebui să se dezvolte.
Pentru a evita acest risc, cercetătorii au folosit un mecanism natural de comunicare bacteriană numit „quorum sensing”. Acesta funcționează pe baza unor semnale chimice pe care bacteriile le emit pe măsură ce se multiplică. Atunci când numărul lor este mic, semnalul este slab, dar devine puternic atunci când populația bacteriană atinge un anumit prag.
În sistemul conceput de cercetători, gena care permite toleranța la oxigen se activează doar după ce bacteriile s-au acumulat deja în interiorul tumorii. Astfel, ele rămân inactive în mediile bogate în oxigen și își activează capacitățile suplimentare doar atunci când sunt deja stabilite în țesutul tumoral.
„Sporii bacterieni intră în tumoră și găsesc un mediu în care există mulți nutrienți și aproape deloc oxigen. Colonizăm astfel spațiul central al tumorii, iar bacteria începe practic să elimine tumora din interior”, a explicat autorul studiului, profesorul de inginerie chimică Marc Aucoin.
În experimentele preliminare, cercetătorii au verificat funcționarea sistemului modificând bacteriile astfel încât să producă o proteină fluorescentă verde atunci când gena dorită este activată. Luminescența a confirmat că mecanismul se declanșează doar atunci când populația bacteriană ajunge la dimensiunea dorită.
Următoarea etapă este combinarea tuturor modificărilor genetice într-o singură bacterie și testarea acesteia în modele preclinice de tumori.
Dacă rezultatele se confirmă, bacteriile modificate genetic ar putea oferi în viitor o metodă foarte precisă de atac asupra tumorilor solide, distrugându-le din interior și completând astfel terapiile oncologice existente.