"بكتيريا مدرّبة'' يمكن أن تصطاد يوما ما السرطانات داخل أجسامنا!
تاريخ النشر: 13th, August 2023 GMT
يمكن لميكروب مصمم هندسيا أن يكتشف يوما ما مكان تموضع السرطان في أمعاء جسم الإنسان.
وقد أظهر فريق دولي من الباحثين كيف أن نوعا واحدا من البكتيريا، مع بعض التعليمات، قد يعرض سرطان الأمعاء، في أثناء تكوّنه، في نماذج خلوية وحيوانية للمرض.
وعلى الرغم من أن هذا النهج لا يزال بعيدا عن التجارب السريرية، ويتطلب المزيد من الأبحاث لاختبار فعاليته وسلامته، فإن فكرة استخدام الميكروبات المعدلة كأدوات تشخيصية ليست موجودة كما قد تعتقد.
ويعرّف الجهاز الهضمي لدينا بأنه مبطن بالبكتيريا، ويحاول العلماء تسخير القدرات الطبيعية لسلالات معينة بجعلها تعمل كمستشعرات بروبيوتيك. وقد أظهرت هذه "المستشعرات الحيوية" نتائج واعدة بالفعل في مراقبة صحة الأمعاء والكشف عن نزيف الأمعاء والالتهابات وأورام الكبد - على الأقل في الفئران والخنازير.
وفي هذه الدراسة الجديدة، قام فريق بقيادة عالم الأحياء روبرت كوبر في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، بهندسة البكتيريا لجعلها تقوى على اكتشاف قصاصات الحمض النووي المتساقطة من خلايا سرطان القولون والمستقيم المزروعة في المختبر والفئران والتي تحتوي على أورام القولون والمستقيم.
وتقول عالمة الطب الحيوي ومعدة الدراسة سوزان وودز، من جامعة أديلايد في أستراليا: "توضح هذه الدراسة كيف يمكن تصميم البكتيريا لاكتشاف تسلسل الحمض النووي المحدد لتشخيص المرض في الأماكن التي يصعب الوصول إليها".
إقرأ المزيد
واختار الباحثون نوع Acinetobacter baylyi، وهو نوع بكتيري معروف بقدرته على التقاط الحمض النووي من بيئته.
وعادة، يستخدم A. baylyi هذه القدرة على البحث عن الطعام (وتسمى الكفاءة الطبيعية) لدمج قطع من الحمض النووي في الجينوم الخاص به قد توفر وصفات جينية جديدة للبروتينات المفيدة.
وقام الباحثون بتزويد A. baylyi بتعليمات للبحث بدلا من ذلك عن تسلسلات محددة تحمل الطفرات وتوجد بشكل شائع في سرطانات القولون والمستقيم. ووجدوا أن A. baylyi يمكن أن تميز الفرق الأحادي القاعدة بين الطفرات المسببة للسرطان والأخطاء الجينية غير الضارة في الحمض النووي العائم المطرود من الخلايا.
وتم تصميم النظام القابل للبرمجة بحيث إذا وجد A. baylyi أي حمض نووي للورم، فإن دمج المادة في الجينوم الخاص به سيؤدي إلى تشغيل جين مقاوم لمضادات الحيوية. ومع تفعيله، يمكن أن ينمو A. baylyi المستخرج من براز المضيف على ألواح أجار تحتوي على مضادات حيوية - وهي إشارة إلى اكتشاف الخلايا السرطانية.
وتقول وودز: "يُظهر هذا أنه يمكن استخدام نظام الاستشعار الحيوي لدينا للقبض على الحمض النووي لسرطان القولون والمستقيم داخل النظام البيئي المعقد".
وفي الوقت الحالي، تم تصميم جهاز الاستشعار البيولوجي للكشف عن بعض طفرات KRAS، التي توجد في حوالي 40% من سرطانات القولون والمستقيم، بالإضافة إلى ثلث سرطانات الرئة ومعظم سرطانات البنكرياس.
وقبل استخدامه المحتمل على البشر، سيحتاج الباحثون إلى إثبات أنه يمكن إعطاء A. baylyi بأمان عن طريق الفم وأنه يمكنه اكتشاف الخلايا السرطانية في عينات البراز بشكل موثوق.
وستحدد حساسية النظام - مستوى الورم العائم الذي يمكن لـ A. baylyi اكتشافه باستمرار - مدى فائدته في العيادة، وما إذا كان يمكن أن يتيح الكشفَ المبكر عن سرطان الأمعاء، كما يأمل الباحثون.
وسيحتاج الباحثون أيضا إلى التحقيق في كيفية مقارنة المستشعر الحيوي A. baylyi بالطرق الأخرى الأكثر توغلا للكشف عن الآفات السرطانية، مثل تنظير القولون، الذي يأخذ عينات مباشرة من الخلايا المشبوهة.
نشرت الدراسة في مجلة Science.
المصدر: ساينس ألرت
المصدر: RT Arabic
كلمات دلالية: كورونا امراض مرض السرطان الحمض النووی یمکن أن
إقرأ أيضاً:
علماء يطورون تقنية فحص جديدة تكشف ظهور الأورام في وقت مبكر
طور علماء في جامعة ستانفورد، تقنية تعتمد على الدم، للكشف عن الحمض النووي الرايبوزي خلال الخلايا التي تظهر فيها الأورام، من أجل كشف السرطان الذي يبدأ العمل بصمت.
وقال موقع "ميديكال إكسبرس" إن الخلايا السرطانية عادة ما تبدأ العمل بصمت بتكوين ورم لا يسبب أي ألم أو أعراض مرضية ظاهرة. بعد بضعة أشهر، أو ربما سنوات، ستدفع هذه العلامات الأولى إلى استشارة الطبيب، والإحالة إلى أخصائي، والتشخيص في نهاية المطاف. ويعتمد العلاج على مدة اختفاء السرطان ومدى انتشاره.
ولكن يوجد هناك علامات مبكرة، وإن لم يكن المريض أو الطبيب ليلاحظها. وهي عبارة عن شظايا صغيرة من الحمض النووي الريبوزي (RNA)، تتساقط من الخلايا الميتة أو تخرج من نسخ الورم الملتوية، تطفو في مجرى الدم - إشارات مبكرة لنسيج في حالة خطرة.
وأظهرت تقنية RARE-seq قدرة على تحديد بصمات سرطان الرئة لدى المرضى في مراحل المرض المختلفة، متفوقة بذلك على الطرق الشائعة القائمة على الحمض النووي. كما أمكن الكشف عن الحمض النووي الريبوزي من اللقاحات والعديد من النسخ الجينية المرتبطة بحالات غير مرتبطة بالسرطان.
وتوفر خزعات الدم السائلة نهجا غير جراحي لالتقاط التغيرات المرتبطة بالسرطان من خلال تحديد الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) للورم. يسمح هذا بالكشف المبكر، وتحديد النمط الجيني، ومراقبة المرض، حتى عندما تكون مواقع الورم المحددة غير معروفة أو تتطلب خزعة جراحية للتحقيق.
ويقدم الحمض النووي الريبوزي خارج الخلايا، وهو شظايا من الحمض النووي الريبوزي تُطلق في مجرى الدم عن طريق الخلايا الميتة أو النشطة، رؤية تشخيصية أوسع لنشاط الجينات في جميع أنحاء الجسم. يتطلب الكشف دقة لأن معظم الحمض النووي الريبوزي المتواجد في مجرى الدم ينشأ من الخلايا المكونة للدم وليس من الأورام. غالبا ما تُحجب جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) النادرة المشتقة من الورم بواسطة الإشارة الخلفية لهذه النسخ المكونة للدم.
وفي دراسة بعنوان "طريقة فائقة الحساسية للكشف عن الحمض النووي الريبوزي خارج الخلايا"، نُشرت في مجلة Nature، صمم الباحثون تقنية RARE-seq (التحضير العشوائي والتقاط الألفة لشظايا الحمض النووي الريبوزي خارج الخلايا لتحليل الإثراء بعملية السلسلة)، وهي طريقة مُحسّنة للكشف عن الحمض النووي الريبوزي خارج الخلايا.
وشملت العينات التي حُللت في الدراسة 437 عينة بلازما من 369 فردا. مثّل المشاركون مجموعة من مراحل السرطان، والحالات غير الخبيثة، وضوابط صحية مأخوذة من مراكز سريرية متعددة.
وحسّن الباحثون سير العمل التجريبي الكامل لتحليل الحمض النووي الريبوزي خارج الخلايا في البلازما. وقُيّمت متغيرات ما قبل التحليل، مثل جمع الدم، واستخلاص الحمض النووي الريبوزي، وتخزين العينات، بشكل منهجي لتقليل التباين.
وتم تكييف خطوات إعداد المكتبة لتناسب مدخلات الحمض النووي الريبوزي المنخفضة، بما في ذلك الإزالة الأنزيمية للحمض النووي الملوث، وتحسين تخليق الحمض النووي التكميلي، وبروتوكولات الإصلاح النهائي لتعزيز الكفاءة.
ومن السمات الرئيسية لهذه الطريقة الإثراء الانتقائي للنسخ باستخدام لوحة التقاط أثناء إعداد المكتبة. استخدم الباحثون مسابير جزيئية لعزل 4737 جينا نادرا و50 جينا ضروريا لوظائف الخلايا. اختيرت هذه الجينات لأنها عادة ما تكون منخفضة أو غائبة في البلازما السليمة، ومن المرجح أن تعكس الحمض النووي الريبوزي (RNA) الخاص بالأنسجة أو المرتبط بالمرض.
وطُوّر نموذج حاسوبي لإزالة تشويش التعبير الجيني الناتج عن الحمض النووي الريبوزي المتبقي من الصفائح الدموية. حدد هذا النموذج أنماط الجينات المرتبطة بتلوث الصفائح الدموية، وعدّلها باستخدام بيانات من عينات مرجعية سليمة.
وكشفت تقنية RARE-seq عن بصمات التعبير الجيني المرتبطة بسرطان الرئة ذي الخلايا غير الصغيرة لدى 101 من أصل 139 مشاركا مصابين بسرطان الرئة سابقا. ازدادت معدلات الكشف مع مرور مرحلة السرطان، بنسبة 30 في المئة في المرحلة الأولى، و63 في المئة في المرحلة الثانية، و67 في المئة في المرحلة الثالثة، و83 في المئة في المرحلة الرابعة.
في مقارنة مباشرة باستخدام عينات بلازما متطابقة، حددت تقنية RARE-seq السرطان في 34 في المئة من الحالات التي لم يكشف عنها تحليلctDNA، بينما لم يتم الكشف عن أي عينات باستخدام ctDNA وحده.
وكما حددت تقنية RARE-seq طفرات جسدية محفزة لدى 28 في المئة من مرضى سرطان الرئة الغدي، بالإضافة إلى 1 في المئة من المجموعة الضابطة. وكانت المتغيرات المعروفة مثل EGFR و KRAS وRET من بين تلك التي تم الكشف عنها من خلال تسلسل الحمض النووي الريبوزي.
وكشفت تقنية RARE-seq عن أنماط تعبير الحمض النووي الريبوزي (RNA) خارج الخلايا المرتبطة بالتحول النسيجي، وتضخيم MET، ومقاومة الأدوية لدى المرضى الذين عولجوا بعلاجات تستهدف EGFR. في أحد المرضى، انخفضت علامات الحمض النووي الريبوزي (RNA) خارج الخلايا التي تشير إلى ورم بعد العلاج الكيميائي، مما يعكس تحولا في حالة الورم.
وبالنسبة للعينات غير المرتبطة بالسرطان، تم الكشف عن الحمض النووي الريبوزي (RNA) من لقاحات mRNA لمدة تصل إلى ستة أسابيع بعد الإعطاء. كما عُثر على نُسخ مرتبطة بعدوى كوفيد-19، وإصابات الرئة، والتهوية الميكانيكية، لا سيما لدى الأفراد الذين تعرضوا مؤخرا للتبغ أو يعانون من مرض رئوي نشط.
وفي هذا التحقق الأولي، حققت تقنية RARE-seq مستويات حساسية للكشف تتجاوز تلك الموجودة في الطرق الحالية القائمة على ctDNA، حيث حدد الحمض النووي الريبي المشتق من الورم بتركيزات منخفضة للغاية. مكّن اكتشاف أنماط نشاط الجينات والطفرات المرتبطة بالسرطان من عينة دم واحدة من التوصيف الجزيئي التفصيلي لأورام الرئة وآليات المقاومة.
وتشير النتائج إلى فائدة أوسع بكثير لتحليل الحمض النووي الريبوزي خارج الخلايا في كل من الحالات السرطانية وغير السرطانية. يقدم RARE-seq أساسا لاختبارات الدم المستقبلية التي تلتقط تغيرات التعبير الجيني في مجموعة واسعة من السيناريوهات السريرية.
وسيتطلب الاستخدام التشخيصي تجارب سريرية في السرطان في مرحلة مبكرة ومجموعات بيانات مرجعية موسعة للحمض النووي الريبوزي خارج الخلايا.
تصادم 3 سيارات ودراجة نارية على الطريق الدائري بالرماية