Forskare vid University of Waterloo har utvecklat genetiskt modifierade bakterier designade för att invadera och äta solida tumörer inifrån och ut. Metoden använder mikrober som trivs i syrefria miljöer och riktar sig mot tumörernas syrefattiga kärnor. En genetisk modifiering gör att bakterierna kan överleva nära syresatta kanter, styrd av en quorum-sensing-mekanism.
Forskare vid University of Waterloo avancerar en ny cancertbehandling genom att utveckla bakterier som riktar sig mot och konsumerar solida tumörer inifrån. Strategin kretsar kring Clostridium sporogenes, en jordbakterie som endast överlever i syrefria förhållanden. De inre kärnorna i många solida tumörer består av döda celler och saknar syre, vilket ger en idealisk livsmiljö för dessa mikrober att föröka sig och leva på näringsämnen. nn“Bakteriesporer kommer in i tumören och hittar en miljö med mycket näringsämnen och inget syre, som denna organism föredrar, och börjar äta dessa näringsämnen och växa i storlek”, förklarade Dr. Marc Aucoin, professor i kemiteknik vid Waterloo. “Så koloniserar vi nu det centrala utrymmet, och bakterien befriar i princip kroppen från tumören.”nnEn nyckeltalang uppstår när bakterierna sprider sig ut mot tumörens kanter, där spår av syre dödar dem innan cancern är helt utrotad. För att övervinna detta införde teamet en gen från en relaterad syretolerant bakterie, vilket möjliggör överlevnad i låg-syreområden. Dock skulle tidig aktivering av denna egenskap kunna tillåta tillväxt i syrerika kroppsdelar som blodströmmen, vilket medför risker.nnForskarnas lösning var att integrera quorum sensing, ett bakterie-kommunikationssystem som använder kemiska signaler. När antalet bakterier ökar inne i tumören stärks signalen och aktiverar syretoleransgenen endast när tillräckligt många mikrober finns närvarande. Detta säkerställer riktad verkan inuti tumören.nnI tidigare arbete genetiskt modifierade teamet Clostridium sporogenes för bättre syretålighet. Ett efterföljande experiment testade quorum-sensing-kretsen genom att programmera bakterier att producera grön fluorescerande protein, vilket verifierade aktiveringstiming. “Med syntetisk biologi byggde vi något som en elektrisk krets, men istället för ledningar använde vi DNA-bitar”, sade Dr. Brian Ingalls, professor i tillämpad matematik vid Waterloo. “Varje bit har sitt jobb. När de monteras korrekt bildar de ett system som fungerar på ett förutsägbart sätt.”nnProjektet härstammar från PhD-studenten Bahram Zargars forskning under handledning av Ingalls och pensionerade professorn Dr. Pu Chen. Det involverar samarbete med CREM Co Labs i Toronto, som Zargar medgrundade, och före detta doktoranden Dr. Sara Sadr. Framtida steg inkluderar att integrera båda modificationerna i en bakterie för prekliniska tumörtester.nnResultaten publiceras i ACS Synthetic Biology (2025; 14(12): 4857).
