Můžeme využít bakterie k detekci rakoviny (a možná ji i léčit)

Rakovina jater je jednou z nejobtížněji detekovatelných rakovin, ale syntetický biolog Tal Danino měl originální myšlenku: Co kdybychom mohli vytvořit probiotika, jedlé bakterie, které by byly naprogramovány k nalezení jaterních nádorů? Jeho pohled využívá něčeho, čemu o bakteriích teprve začínáme rozumět: jejich schopnosti quorum sensing; dělání nečeho společně ve chvíli, kdy dosáhnou kritické velikosti. Danino, TED Fellow, vysvětluje jak quorum sensing funguje – a jak chytré spolupracující bakterie mohou jednoho dne změnit léčbu rakoviny.

Zřejmě si to neuvědomujete,

ale ve vašem těle je více bakterií
než hvězd v celé galaxii.

Tento fascinující vesmír
bakterií v nás

je nedílnou součástí našeho zdraví

a naše technologie se vyvíjí tak rapidně,

že dnes můžeme programovat tyto bakterie
jako programujeme počítače.

Schéma, které zde vidíte,

možná vypadá jako
nějaký popis sportovního utkání,

je ve skutečnosti plán prvního takového
programu, který jsem vytvořil.

A stejně jako píšeme software,
můžeme tisknout a psát DNA

do různých algoritmů a
programů uvnitř bakterií.

Tento program produkuje
fluorescenční proteiny,

rytmickým způsobem,

a generuje malou molekulu

umožňující bakteriím komunikaci
a synchronizaci tak,

jak vidíte v tomto videu.

Zvětšující se kolonie bakterií,
kterou zde vidíte,

je zhruba šířky lidského vlasu.

To, co nemůžete vidět, je, že
náš genetický program

instruuje tyto bakterie
k produkci malých molekul,

které putují mezi tisíci
jednotlivými bakteriemi

a říkají jim, kdy se mají
zapnout a vypnout.

A bakterie se velmi dobře
při této velikosti synchronizují,

ale protože molekula, která je
synchronizuje, cestuje omezenou rychlostí,

ve větších koloniích to způsobuje
cestující vlny

mezi bakteriemi, které jsou od sebe
velmi vzdáleny.

Můžete vidět tyto vlny, jak se pohybují
zprava doleva napříč obrazovkou.

Náš genetický program spoléhá
na přírodní jev,

kterému se říká quorum sensing,

při kterém bakterie spustí koordinované
a občas nakažlivé chování,

jakmile dosáhnou kritické hustoty.

Quorum sensing v akci můžete
vidět v tomto videu,

kde zvětšující se kolonie bakterií,
začíná zářit,

jakmile dosáhne vysoké nebo
kritické hustoty.

Náš genetický program

pokračuje v produkci těchto
rytmický vzorů fluorescenčních proteinů

současně s růstem kolonie.

Tomuto konkrétnímu videu a pokusu
říkáme Supernova,

protože vypadá jako explodující hvězda.

Kromě programování těchto krásných vzorců,

jsem přemýšlel. Co dalšího bychom mohli
přimět bakterie dělat?

Rozhodl jsem se prozkoumat,
jak programovat bakterie,

aby detekovaly a léčily nemoci
jako rakovina.

Jeden z překvapivých
faktů o bakteriích je,

že mohou přirozeně růst uvnitř nádorů.

To se děje proto, že nádory
jsou obvykle

nepřístupné imunitnímu systému,

takže bakterie tyto tumory najdou

a užívají je jako bezpečné útočiště,
aby rostly a vzkvétaly.

Začali jsme používat
probiotické bakterie,

což jsou bezpečné, zdraví
prospěšné bakterie

a zjistili jsme, že
při ústním podání myším

rostou tato probiotika selektivně
v jaterních nádorech.

Uvědomili jsme si, že nejlepší způsob,

jak zvýraznit přítomnost probiotik,

a tedy přítomnost nádorů,

bylo přimět bakterie produkovat signál,

který by byl detekovatelný v moči.

Tak jsme tato probiotika
přímo naprogramovali,

aby vytvářela molekulu,
která změní barvu moči,

což by signalizovalo přítomnost rakoviny.

Prokázali jsme, že tato technologie

může citlivě a cíleně detekovat
rakovinu jater,

rakovinu, kterou je jinak
velmi obtížné detekovat.

Protože se tyto bakterie specificky
umisťují v nádorech,

naprogramovali jsme je nejenom
na detekci rakoviny,

ale i na léčbu rakoviny,

pomocí produkce terapeutických
molekul zevnitř nádoru,

které zmenší
existující tumory.

To děláme pomocí programů
užívající quorum sensing,

jak jste viděli v předchozím videu.

Představte si, že v budoucnosti
užijete naprogramovaných probiotik,

která mohou detekovat a léčit rakovinu

nebo dokonce i jiné nemoci.

Naše schopnost programovat bakterie

a programovat život

otevírá nové obzory výzkumu rakoviny.

Pro sdílení této vize spolupracuji s
umělcem Vikem Munizem

na vytvoření symbolu vesmíru

tvořeného zcela z bakterií nebo
rakovinových buněk.

Ve výsledku doufám, že krása a účel
mikroskopického vesmíru

inspiruje nové a tvůrčí přístupy
v budoucnosti výzkumu rakoviny.

Děkuji.

(Potlesk)