ГМ-бактерии уничтожают опухоли
В декабрьском номере журнала Nature Biotechnology опубликована статья Нейла Форбса (Neil Forbes) под названием «Свойства бактерий,
уничтожающих опухоли» (Profile of a bacterial tumor killer), в которой
сообщается о принципиально новом способе борьбы с раковыми заболеваниями при
помощи бактерий.
Дело в том, что для большинства человеческих
опухолей характерно наличие центральной зоны со сниженным содержанием кислорода
(область гипоксии). Раковые клетки в такой области не способны к патологической
пролиферации (то есть к бесконтрольному делению и разрастанию) и не поддаются
действию химиопрепаратов, «мишенью» которых являются быстро растущие клетки.
Отсутствие кислорода также ограничивает эффективность лучевой терапии, которая
основывается на формировании активных форм кислорода, повреждающих ДНК в
делящихся клетках. Аналогичная ситуация наблюдается с латентными опухолями и
метастазами, никак не проявляющими себя в организме. Таким образом,
химиотерапия, равно как и лучевая, эффективны только в отношении внешних,
«окисленных», участков опухоли с быстро делящимися клетками, в то время как
центральная область гипоксии, оставаясь нетронутой, со временем разрастается, и
курс терапии приходится повторять заново.
В качестве альтернативной
терапии раковых заболеваний ученые предлагают использовать почвенную бактерию Clostridium novyi-NT. Этот микроорганизм обычно обитает в почве и не
выносит присутствия кислорода, то есть является строгим анаэробом. Попав в
организм человека, споры клостридиума начинает вырабатывать смертельный токсин,
однако, при помощи генетических манипуляций ученым удалось удалить ген токсина и
сделать микроорганизм совершенно безвредным.
Суть метода лечения
заключается в следующем. Споры бактерий после внутривенного введения разносятся
с током крови к органам и тканям организма, локализуясь впоследствии в зонах
гипоксии опухоли. Оказавшись в благоприятных условиях, споры прорастают,
бактерии начинают конкурировать с клетками опухоли за пищевые ресурсы, тем самым
постепенно убивая раковые клетки. В частности, было установлено, что в спорах Clostridium novyi-NT происходит накопление значительных уровней мРНК,
которая не используется для синтеза белка в растущих клетках. Как правило,
«молчащими» генами кодируются либо белки оболочки споры, либо белки с
окислительно-восстановительными свойствами, которые способствуют «прорастанию»
споры, выполняя функцию «ловушки» активных форм кислорода. Clostridium
novyi-NT не могут долго сохраняться в кислородсодержащей среде, но именно
поэтому они наиболее эффективно поражают опухоли, прорастая и проявляя
наибольшую активность в зонах гипоксии. Было также показано, что у бактерий,
локализовавшихся в опухоли, активизируются гены метаболизма жирных кислот и
липидов, позволяя им развиваться в некротических опухолях, богатых разрушенными
липидными мембранами. Процесс разрушения «сердцевины» опухоли будет продолжать
до тех пор, пока бактерии не достигнут зон опухоли с некоторым содержанием
кислорода.
Проблема онкологии в целом состоит не только в удалении
крупных опухолей, но также небольших метастазов и латентных новообразований,
которые зачастую никак себя не проявляют в организме. Было установлено, что
опухоли и метастазы менее 200 мкм не имеют областей гипоксии, характерных для
крупных новообразований, что затрудняет использование в борьбе с ними строгих
анаэробов, таких как Clostridium. Однако, для факультативных анаэробов,
таких как Salmonella, Esherichia кислород не является
препятствием. Дополнительным преимуществом факультативных анаэробов является то,
что они могут активно перемещаться и неспецифически поражать небольшие опухоли и
метастазы. Схема, согласно которой бактерии будут вести себя в организме
показана на Рис.1.
Учитывая особенности описанных бактерий, можно
предположить, что облигатная и факультативная анаэробная бактериальная терапии
должны развиваться параллельно. По всей видимости, для каждого конкретного вида
опухоли будет найден штамм, способный наиболее эффективно поражать определенный
вид опухоли. В частности, факультативные анаэробы, такие как S.
typhimurium, могут быть использованы для предотвращения образования
метастазов, тогда как Clostridium novyi-NT более эффективны для лечения
больших неоперабельных опухолей. Вполне вероятно также, что для молекулярных
биологов не составит труда внести дополнительные генетические изменения в генóм
бактерий, для того, что бы они могли синтезировать соединения токсичные
исключительно для клеток опухолей.
В своей работе Нейл Форбс
отметил ряд параметров, которым должна соответствовать бактериальная терапия. В
частности, она должна быть:
- Нетоксичной
- Избирательно поражать опухоли
- Поражать те области опухоли, которые недоступны для традиционной
химиотерапии
- Быть устойчивой к действию иммунной системы
- Бактерии должны размножаться только в тканях опухолевых новообразований
- Процесс лечения должен быть подконтролен
- Бактерии должны легко и эффективно удаляться из организма после окончания
лечении
Тем не менее, автор статьи отмечает, что только при помощи бактерий
излечить человека от опухоли вряд ли удастся, однако комбинированная терапия,
включающая бактериальную и традиционную химиотерапию, вероятно, позволит
значительно повысить эффективность лечения. Достоверность этого предположения
доказали опыты на мышах, у которых полное исчезновение опухоли наблюдалось в 60%
случаев, когда в эксперименте им назначали одновременно Clostridium
novyi-NT и митомицин С (химиотерапевтический противоопухолевый антибиотик).
В то же время, ни митомицин С, ни споры клостридиума в отдельности не оказывали
влияние на состояние опухоли.
По мнению Нейла Форбса,
комбинированная терапия должна будет уменьшить продолжительность лечения,
снизить случаи рецидивов и образования метастазов, что, в целом, должно повысить
эффективность лечения больных раком. ![](\"http://www.1zo.ru/img/image002.gif\")
Рис.1 Направленная доставка облигатных и
факультативных анаэробов к клеткам опухоли. После внутривенного введения,
облигатные и факультативные анаэробы с током крови переносятся к опухоли и
поражают ее (на данном рисунке изображена опухоль печени). Оказавшись в области
с пониженным содержанием кислорода (область гипоксии выделена голубым цветом),
споры облигатных анаэробов, например споры Closrtidium, прорастают и
начинают активно размножаться. Факультативные анаэробы сами активно
передвигаются, и при помощи хемотаксиса могут проникать в латентные участки
опухоли (область отмечена оранжевым). Зачастую области гипоксии и латентные
участки совпадают, однако здесь они для наглядности преувеличенно отдалены друг
от друга. Перевод © gmo.ru
gm 19.01.2007 в 01:07 Новости раздела Микроорганизмы:
Биобезопасность рекомбинантного и дикого типа нуклеополиэдровируса в качестве биоинсектицида
Компьютер из бактерий решил задачу о сортировке блинов
Микробы помогут иммунной системе бороться с раком
Учёные заставили бактерии производить водород из сахара
Живые бактерии дали зелёный свет женскому лицу
Генетически модифицированные микроорганизмы приходят на смену химическим предприятиям
ГМ-микробы против пандемии
Подан патент на синтетическую жизнь
Ученые собираются разрабатывать микрокиборгов
ГМ-Бактерии в помощь горнякам
|
