درمان سرطان فقط به داروهای شیمیدرمانی یا جراحی محدود نمیشود؛ یکی از مسیرهای نوظهور، استفاده از باکتریهای مهندسیشده برای هدفگیری تومورها از داخل است. برخی باکتریها، بهویژه باکتریهای بیهوازی، میتوانند در نواحی کماکسیژن تومور زنده بمانند؛ جایی که بسیاری از داروها و سلولهای ایمنی بهسختی نفوذ میکنند. همین ویژگی باعث شده است پژوهشگران به فکر طراحی باکتریهایی بیفتند که بتوانند در محیط تومور فعال شوند و مواد درمانی را بهصورت موضعی تولید کنند.
در مقالهای منتشرشده در ژورنال ACS Synthetic Biology با عنوان
“Construction and Functional Characterization of a Heterologous Quorum Sensing Circuit in Clostridium sporogenes”، محققانی از دانشگاه واترلو کانادا، بهویژه از Department of Chemical Engineering و Department of Applied Mathematics، به همراه پژوهشگری از CREM Co.، روی مهندسی ژنتیکی باکتری Clostridium sporogenes کار کردهاند.
تمرکز اصلی این پژوهش، ساخت و ارزیابی یک مدار quorum sensing در باکتری C. sporogenes بود. کوئوروم سنسینگ نوعی سیستم ارتباطی در باکتریهاست که به آنها اجازه میدهد بر اساس تراکم جمعیت خود، بیان ژنها را فعال یا غیرفعال کنند. به بیان ساده، وقتی تعداد باکتریها به حد مشخصی برسد، سیگنالهای شیمیایی تجمع پیدا میکنند و یک پاسخ ژنتیکی خاص آغاز میشود.
در این مطالعه، پژوهشگران سیستم agr quorum sensing مربوط به باکتری Staphylococcus aureus را وارد Clostridium sporogenes کردند. سپس نشان دادند که این باکتری مهندسیشده میتواند سیگنالهای لازم را تولید کند و بیان ژن را بهصورت وابسته به تراکم سلولی فعال نماید. برای بررسی عملکرد این سیستم، آنها از یک گزارشگر فلورسنت مانند GFP استفاده کردند تا مشخص شود ژن هدف چه زمانی روشن میشود.
اهمیت این تحقیق در این است که Clostridium sporogenes یک باکتری بیهوازی اجباری است؛ یعنی در محیطهای بدون اکسیژن بهتر رشد میکند. از آنجا که بسیاری از تومورها دارای نواحی کماکسیژن هستند، چنین باکتریهایی میتوانند گزینهای جذاب برای درمانهای آینده سرطان باشند. اگر بتوان بیان ژنهای درمانی را در این باکتریها بهصورت دقیق کنترل کرد، در آینده ممکن است از آنها برای تولید موضعی داروهای ضدسرطان، سموم هدفمند، آنزیمهای فعالکننده پیشدارو یا مولکولهای تحریککننده سیستم ایمنی درون تومور استفاده شود.
البته باید توجه داشت که این مقاله مستقیماً یک درمان ضدسرطان نهایی ارائه نمیدهد، بلکه یک ابزار مهم در زیستشناسی سنتزی را توسعه میدهد: کنترل هوشمند بیان ژن در یک باکتری بیهوازی. چنین ابزاری میتواند پایهای برای طراحی باکتریهای درمانگر باشد؛ باکتریهایی که فقط پس از رسیدن به تراکم مناسب در محیط تومور فعال شوند و محموله درمانی خود را آزاد کنند.
در مجموع، تحقیق محققان دانشگاه واترلو نشان میدهد که مهندسی مدارهای ارتباطی باکتریایی در باکتریهای بیهوازی میتواند راه را برای نسل جدیدی از درمانهای سرطان باز کند؛ درمانهایی که بهجای حمله گسترده به کل بدن، از درون تومور فعال میشوند و با دقت بیشتری سلولهای سرطانی را هدف قرار میدهند.
نویسنده: ویدا فتح الله زاده
