Ученые, изучающие потенциал использования бактерий для борьбы с онкологией, добились серьезного прогресса и показали, как магнитные формы микроорганизмов могут быть с успехом доставлены в нужный участок опухолевых тканей. Такое открытие уже само по себе является многообещающим, а благодаря передовым инженерным методам команда, создавшая эту технологию, надеется еще больше усилить ее противоопухолевый эффект.
Это исследование было проведено в ETH Zurich in Switzerland и основывается на предыдущей работе, продемонстрировавшей, как магнеточувствительные бактерии Magnetospirillum, могут управляться магнитными полями. В 2020 году ученые использовали эту технику для управления потоком жидкостей, окружающих бактерии фактически превратив их в магнитные микронасосы.
Такая способность позволила использовать магнеточувствительных микробов для доставки лекарств в организм, направляя их в нужное место в кровотоке. Но попасть из кровотока в опухолевую ткань не так-то просто. Стенки кровеносных сосудов представляют собой плотные барьеры, состоящие из клеток, и только протиснувшись через тесные, но подвижные промежутки между этими клетками, отдельные молекулы могут проникнуть внутрь.
Ученые ввели бактерии Magnetospirillum мышам. С помощью вращающегося магнитного поля авторы показали, как можно усилить способность микробов просачиваться сквозь стенки сосудов. В результате эксперимента бактерии проникли в опухоль, где смогли свободно перемещаться.
"В своей работе мы также используем естественную и автономную локомоцию микроорганизмов", - рассказывает Симона Шюрле, руководитель проекта. "Как только бактерии проходят через стенку кровеносного сосуда и оказываются в опухоли, они могут самостоятельно мигрировать глубоко внутрь".
В рамках экспериментов с клеточными культурами команда прикрепила к бактериям липосомы - сферические везикулы, наполненные жировыми веществами. Таким образом, была смоделирована технология доставки лекарств, при которой препарат загружается в липосомы и высвобождается в опухоли. Эксперименты показали, что бактерии успешно доставляют липосомы в раковую ткань.
Использование бактерий в качестве транспортного средства для доставки лекарств от рака - это концепция которая успешно использовалась в других более ранних исследованиях. Так, в начале этого года специалисты Columbia University представили модифицированную форму микроорганизмов. Такие бактерии могут скрываться от иммунной системы довольно долго и вырабатывать при этом противоопухолевый токсин, разрушающий опухоли в мышиных моделях. Шюрле придерживается подобных взглядов. "Мы, полагаем, что с помощью наших инженерных разработок удастся значительно повысить эффективность бактериальной терапии онкологических заболеваний", - утверждает учёный.
В число возможных вариантов входят инженерные формы E.coli, которая хоть и не является магнеточувствительным организмом, но в настоящее время изучается как терапевтическое средство для лечения рака. Ученые считают, что если в нее ввести магнитные микрочастицы, то с помощью магнитных полей E.coli можно было бы направить в опухоли, расположенные глубоко внутри организма, и тем самым вызвать противораковый эффект.
Результаты данного эксперимента были представлены в научном издании Science Robotics.
Источник: ETH Zurich, журнал Science Robotics.
1. (https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abo0665)
2 (https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2022/10/fighting-tumours-with-magnetic-bacteria.html)