Wykorzystanie bakterii do wykrywania (i być może wyleczenia) raka

Rak wątroby jest jednym z najtrudniejszych do wyleczenia, ale biolog syntetyczny Tal Danino wpadł na pomysł: może da się stworzyć probiotyk, jadalną bakterię „zaprogramowaną", na szukanie nowotworów? Jego pomysł wykorzystuje coś, co dopiero niedawno zaczęliśmy badać - wyczuwanie liczebności bakterii i wspólne działanie po osiągnięciu masy krytycznej. Danimo, stypendysta TED, tłumaczy jak wyczuwanie liczebności działa - i jak mądre bakterie działające wspólnie pewnego dnia będą mogły zmienić sposób leczenia raka.

Być może nie wiedzieliście,

ale nasz organizm zawiera więcej bakterii,
niż jest gwiazd w galaktyce.

Ten fascynujący wszechświat
bakterii w organizmie

jest integralną częścią naszego zdrowia.

Technologie rozwijają się tak szybko,

że dzisiaj można zaprogramować bakterie,
tak jak programuje się komputery.

Wykres, który tu widzicie,

(wiem, że wygląda trochę
jak rozgrywka sportowa)

jest tak naprawdę projektem pierwszego
programu bakteryjnego, który stworzyłem.

Tak jak piszemy programy,
możemy drukować i pisać DNA,

tworzyć różne algorytmy
i programy wewnątrz bakterii.

Ten program produkuje
fluorescencyjne białka

w rytmiczny sposób

i generuje małe cząsteczki,

pozwalające bakteriom
komunikować się i synchronizować,

tak jak widzicie na filmie.

Dojrzała kolonia bakterii,
którą tu widzicie,

ma szerokość ludzkiego włosa.

Nie widzicie natomiast, jak nasz program

instruuje bakterie,
aby produkowały małe cząsteczki,

które podróżują między
dziesiątkami tysięcy bakterii,

mówiąc im, kiedy się włączyć i wyłączyć.

Bakterie w tej skali
synchronizują się całkiem dobrze,

ale ponieważ cząsteczka
ma ograniczoną prędkość,

w większych koloniach bakterii
powstają wędrujące fale

między bakteriami,
które są z dala od siebie.

Widać te fale od prawa do lewa
na całym ekranie.

Program genetyczny opiera się
na naturalnym zjawisku

zwanym sygnalizatorem zagęszczenia,

w którym bakterie przejawiają
skoordynowane i mocno szkodliwe zachowania

po osiągnięciu krytycznej gęstości.

Widać to zjawisko na filmie.

Rosnąca kolonia bakterii
zacznie się świecić dopiero,

gdy osiągnie wysoką lub krytyczna gęstość.

Nasz program genetyczny

ciągle produkuje
wzory fluorescencyjnych białek,

w miarę wzrostu kolonii.

Ten film i eksperyment
nazwaliśmy Supernową,

bo wygląda jak eksplodująca gwiazda.

Poza programowaniem tych pięknych wzorów

zastanawiałem się, do czego
jeszcze wykorzystać bakterie.

Zacząłem badać, jak można
zaprogramować bakterie

na wykrywanie i leczenie
chorób wewnętrznych takich jak rak.

Co zaskakujące,

bakterie mogą naturalnie
rosnąć wewnątrz guza.

Dzieje się tak, gdyż guzy

są niedostępne dla układu odpornościowego,

więc bakteria może je znaleźć

i użyć jako bezpiecznej kryjówki
dla rozwoju i rozmnażania.

Użyliśmy bakterii probiotycznych,

bezpiecznych bakterii
przynoszących zdrowiu korzyści,

i gdy podaliśmy je doustnie myszy,

selektywnie rosły w guzach wątroby.

Zdaliśmy sobie sprawę, że najlepszy sposób

zaznaczenia obecności probiotyków,

a jednocześnie obecności guzów,

to zaprogramowanie sygnału,

który byłby widoczny w moczu.

Zaprogramowaliśmy probiotyki

na tworzenie cząsteczek,
które zmienią kolor moczu,

aby wykazać obecność raka.

Pokazaliśmy, że ta technologia

jest dostatecznie czuła i dokładna,
by wykryć raka wątroby,

którego inaczej trudno wykryć.

Ponieważ bakterie
dokładnie lokalizują guzy,

programowaliśmy je
nie tylko na wykrycie,

ale i leczenie raka

przez produkcję w środowisku guza
terapeutycznych cząsteczek,

które kurczą istniejący nowotwór.

Zrobiliśmy to za pomocą
programów wyczuwania liczebności,

które widzieliście wcześniej.

Wyobraźcie sobie, że w przyszłości
będziemy mieli programowalny probiotyk,

który może znaleźć i zwalczyć raka,

a nawet i inne choroby.

Możliwość programowania bakterii

i programowania życia

otwiera nowe horyzonty w badaniu raka.

Aby podzielić się tą wizją,
wraz z artystą Vikiem Munizem

stworzyliśmy symbol wszechświata

wyłącznie z bakterii i komórek rakowych.

Mam nadzieję, że piękno i użyteczność
tego mikroskopowego wszechświata

może stworzyć nowe i kreatywne podejścia
w przyszłych badaniach nad rakiem.

Dziękuję.

(Brawa)