Модифіковані бактерії-пробіотики допомагають виявити ракові метастази в печінці.
Багато видів раку, включаючи рак підшлункової залози і деякі кишкові пухлини, при метастазуванні особливо люблять забиратися в печінку. Не треба пояснювати, чим це загрожує, але біди можна уникнути, якщо вчасно виявити вторинне ракове вогнище і позбутися його. Печінка добре регенерує, і тому може легко перенести операцію і видалення хворого шматочка тканини. Важливо тільки виявити злоякісну освіту якомога раніше - адже чим раніше її з печінки виріжуть, тим краще для хворого.
Досить простий спосіб ранньої діагностики раку - за допомогою пробіотика та аналізу сечі - описують у своїй статті в Science Translational Medicine співробітники Массачусетського технологічного інституту. Нагадаємо, що пробіотиками називають мікроорганізми, що використовуються в терапевтичних цілях, наприклад, для відновлення мікрофлори кишечника.
З іншого боку, досить давно відомо, що бактерії люблять ракові пухлини: по-перше, там багато поживних речовин, по-друге, злоякісні клітини намагаються обдурити, послабити імунітет там, де вони живуть, що знову ж таки на руку мікробам. Але для самої пухлини бактерії - зовсім небажаний гість, і ще 200 років тому лікарі помітили, що інфекція може зменшити ракову пухлину, а то й зовсім позбавити хворого від раку. Не так давно ми писали про експерименти дослідників з Університету Джонса Хопкінса, яким вдалося з допомогою ґрунтової клостридії Clostridium novyi придушити розвиток пухлин у кількох онкохворих собак і однієї людини.
У своїй роботі Сангіта Бхатіа (Sangeeta Bhatia) і її колеги використовували кишкову паличку з модифікованим геном lacZ. Фермент, кодований lacZ, розщеплює дисахарид лактозу на моносахара глюкозу і галактозу, але цього разу він повинен був розщеплювати галактозу, поєднану з люмінесцентним білком люциферином. Бактерії, розщеплюючи таку хімерну молекулу, звільняли люциферин, який незабаром опинявся в сечі, де його легко можна було виявити за допомогою ферменту люциферази: вона окисляла люциферин з випусканням світла.
Тест досить простий: модифікованими бактеріями в наші дні вже нікого не здивувати, а люциферазна реакція стала однією з найпоширеніших лабораторних процедур, реагенти для неї дешеві і доступні. Залишалися два питання: як ввести бактерії в організм і як вони будуть себе в ньому вести. Було вирішено, що бактеріальний препарат повинен бути таким, що його потрібно буде просто ковтати, як звичайний пробіотик, для чого був обраний штам кишкової палички, який часто використовують при проблемах зі шлунково-кишковим трактом.
Експерименти з мишами показали, що модифіковані кишкові палички не звертали уваги не тільки на здорові органи, але і на пухлини - якщо тільки вони не були в печінці. У неї вони потрапляли, очевидно, прямо з травного тракту, через воротну вену. Це не означає, що бактерій більше ніде не було, просто печінкові пухлини вони особливо любили, і тут їх виявлялося настільки багато, що вони могли виробити достатню кількість люмінесціюючого білка, який виділявся з сечею. (Ще раз підкреслимо, що в здоровій печінці клітини кишкової палички не накопичувалися.)
Якщо миші після того, як її нагодували бактеріями, вводили молекулу-детектор і після не бачили ніякого сигналу в сечі, значить, в печінці не було ніяких метастазів, якщо ж сеча починала світитися в люциферазній реакції - значить, в печінку з'явилися вторинні пухлини. Так і вийшло, що пробіотичні бактерії стали специфічним тестом на рак печінки. І відповідь на питання, поставлене в заголовку («Чи можна визначити рак з аналізу сечі»), звучить так: можна, якщо це рак печінки і якщо хворого нагодувати спеціальними мікробами.
Бактерії і люциферазна реакція дозволяють виявити злоякісні утворення розміром один кубічний міліметр, що робить такий метод самим чутливим з існуючих (ні комп'ютерна, ні магнітно-резонансна томографія, якщо мова йде про печінку, настільки невеликі пухлини побачити не можуть). У найближчому майбутньому отримані дані спробують перевірити в клінічних випробуваннях з онкохворими пацієнтами. Разом з тим інші дослідники закликають авторів роботи не зупинятися на досягнутому: так, Андреа Каліфано (Andrea Califano) з Колумбійського університету пропонує внести в бактерії додаткові модифікації, які дозволили б їм руйнувати пухлинні клітини - щоб кишкова паличка допомагала не тільки виявляти рак, але і знищувати його.