Peneliti di University of Waterloo telah mengembangkan bakteri rekayasa yang dirancang untuk menyerang dan memakan tumor padat dari dalam ke luar. Pendekatan ini menggunakan mikroba yang berkembang biak di lingkungan bebas oksigen, menargetkan inti tumor dengan oksigen rendah. Modifikasi genetik memungkinkan bakteri bertahan di dekat tepi beroksigen, dikendalikan oleh mekanisme quorum-sensing.
Ilmuwan di University of Waterloo sedang memajukan pengobatan kanker baru dengan merekayasa bakteri untuk menargetkan dan mengonsumsi tumor padat secara internal. Strategi ini berfokus pada Clostridium sporogenes, bakteri tanah yang hanya bertahan dalam kondisi bebas oksigen. Inti dalam banyak tumor padat terdiri dari sel mati dan kekurangan oksigen, menyediakan habitat ideal bagi mikroba ini untuk berkembang biak dan memakan nutrisi. nn“Spore bakteri memasuki tumor, menemukan lingkungan dengan banyak nutrisi dan tanpa oksigen, yang disukai oleh organisme ini, sehingga mulai memakan nutrisi tersebut dan tumbuh dalam ukuran,” jelas Dr. Marc Aucoin, profesor teknik kimia di Waterloo. “Jadi, kami sekarang mengkolonisasi ruang pusat itu, dan bakteri pada dasarnya membuang tumor dari tubuh.”nnTantangan kunci muncul ketika bakteri menyebar ke arah tepi tumor, di mana jejak oksigen menyebabkan kematian mereka sebelum sepenuhnya membasmi kanker. Untuk mengatasinya, tim menyisipkan gen dari bakteri terkait yang toleran oksigen, memungkinkan kelangsungan hidup di area oksigen rendah. Namun, aktivasi dini sifat ini bisa memungkinkan pertumbuhan di bagian tubuh kaya oksigen seperti aliran darah, menimbulkan risiko.nnPeneliti mengatasi ini dengan memasukkan quorum sensing, sistem komunikasi bakteri menggunakan sinyal kimia. Saat jumlah bakteri meningkat di dalam tumor, sinyal menguat, mengaktifkan gen toleransi oksigen hanya ketika cukup mikroba hadir. Ini memastikan aksi yang ditargetkan di dalam tumor.nnDalam karya sebelumnya, tim memodifikasi genetik Clostridium sporogenes untuk resistensi oksigen yang lebih baik. Eksperimen selanjutnya menguji sirkuit quorum-sensing dengan memprogram bakteri untuk menghasilkan protein fluoresen hijau, memverifikasi waktu aktivasi. “Menggunakan biologi sintetik, kami membangun sesuatu seperti sirkuit listrik, tapi alih-alih kawat kami menggunakan potongan DNA,” kata Dr. Brian Ingalls, profesor matematika terapan di Waterloo. “Setiap potongan punya tugasnya. Saat dirakit dengan benar, mereka membentuk sistem yang bekerja secara dapat diprediksi.”nnProyek ini berasal dari penelitian mahasiswa PhD Bahram Zargar di bawah pengawasan Ingalls dan profesor pensiun Dr. Pu Chen. Ini melibatkan kolaborasi dengan CREM Co Labs di Toronto, yang didirikan bersama oleh Zargar, dan mantan mahasiswa doktoral Dr. Sara Sadr. Langkah selanjutnya mencakup integrasi kedua modifikasi ke dalam satu bakteri untuk uji praklinis tumor.nnTemuan muncul di ACS Synthetic Biology (2025; 14(12): 4857).
