Ми використовуємо бактерії для діагностики (та може навіть лікування) раку

Рак печінки діагностувати дуже складно. Але біолог Таль Даніно якось замислився: "Що як ми створимо пробіотик, їстівну бактерію, яку "запрограмуємо" на пошук пухлин?" Він відкриває в бактерій таке, що ми тільки починаємо розуміти, як-от силу кворуму або те, як вони роблять разом одне й те саме, коли досягають критичних кількостей. Даніно пояснює, як працює відчуття кворуму - і як розумні бактерії, працюючи разом, одного дня змінять лікування злоякісних пухлин.

Скоріш за все, ви навіть
не здогадуєтесь,

що у вашому тілі бактерій більше,
ніж зір у всій Галактиці.

Цей захоплюючий всесвіт
бактерій всередині нас

є невід'ємною складовою нашого здоров'я,

і технології розвиваються
настільки швидко,

що сьогодні ми можемо програмувати
ці бактерії так само, як і комп'ютери.

Графік перед вами

дещо схожий на зображення
спортивної гри,

проте насправді це проект першої
бактеріальної програми, яку розробив я.

Як і з програмним забезпеченням,
ми можемо друкувати та вписувати ДНК

в різні алгоритми та програми
всередині бактерії.

Ця програма синтезує
флуоресцентні білки

у циклічний спосіб

та продукує невеликі молекули,

які дають бактеріям змогу
спілкуватися та координувати,

як ви бачите у цьому фільмі.

Ви бачите на екрані щораз
більшу колонію бактерій,

завтовшки з людську волосину.

Проте ви не бачите, як наша
генетична програма

інформує кожну з цих бактерій
продукувати малі молекули,

і ці молекули переміщаються
між тисячами окремих бактерій,

даючи їм сигнал увімкнутись
чи вимкнутись.

Бактерії координуються доволі непогано
на цьому рівні,

але оскільки молекули, які об'єднують їх,
можуть рухатись надзвичайно швидко,

у великих колоніях це призводить
до утворення хвиль

між бактеріями, що
знаходяться далеко одна від одної,

і можна побачити, як ці хвилі рухаються
справа наліво на екрані.

Генетична програма ґрунтується
на природному феномені,

який називається
відчуття кворуму.

При цьому бактеріям властива координована
та інколи небезпечна поведінка,

як тільки вони досягають
критичної кількостіі.

На цьому відео видно
відчуття кворуму в дії,

де щораз більша колонія бактерій
починає світитись,

тільки вона досягає
критичної щільності.

Наша генетична програма

далі створює циклічні моделі
флуоресцентних білків

у процесі того, як колонія росте.

Цей винятковий фільм та експеримент
ми називаємо Наднова,

оскільки він схожий на зорю, що вибухає.

Отож, окрім програмування
цих дивовижних моделей,

я замислився над тим, що ще ми можемо
змусити ці бактерії робити?

І я вирішив дослідити, як можна
запрограмувати бактерію

знаходити та лікувати
хвороби на кшталт раку.

Бактерії мають дивовижну властивість:

вони можуть зростати
всередині пухлин.

Це відбувається тому,
що зазвичай пухлина -

це місце, до якого імунна система
не має доступу,

таким чином бактерії знаходять ці пухлини

і використовують їх як безпечне місце
для росту та розвитку.

Ми почали використовувати пробіотики,

безпечні та корисні для здоров'я бактерії,

і дійшли висновку, що коли
мишам давати їх перорально,

ці пробіотики вибірково
ростимуть в пухлині печінки.

Ми зрозуміли, що найзручніший спосіб

виявити присутність пробіотиків,

а отже наявність пухлини -

змусити ці бактерії давати сигнал,

який можна виявити у сечі,

тож ми навмисно запрограмували
ці пробіотики

синтезувати молекулу, яка б
змінювала колір сечі,

повідомляючи про наявність раку.

Ми допрацювали цю технологію до того,

що вона є специфічним детектором
пухлин печінки,

яких іншими способами діагностувати
надзвичайно складно.

Оскільки тепер бактерії вибірково
локалізуються в пухлинах,

ми запрограмували їх не тільки
знаходити рак,

а й лікувати його,

продукуючи терапевтичні молекули
всередині самого новоутворення,

що змушує його зменшуватись.

І ми робимо це, використовуючи програми,
що базуються на відчутті кворуму,

так, як ви це бачили в попередніх відео.

Уявімо разом майбутнє,
що його відкривають нам програмовані пробіотики,

які можуть знаходити і лікувати рак

або навіть інші захворювання.

Наші можливості програмувати бактерії

та програмувати життя

відкривають нові горизонти
в онкологічних дослідженнях.

Для того, що поширити це,
я працював разом із художником Віком Мунісом

над створенням символу всесвіту,

зробленого лише з бактерій
та ракових клітин.

Загалом, я сподіваюсь, що краса
мікроскопічного світу

надихне креативних дослідників
на майбутні пошуки в онкології.

Дякую.

(Оплески)