Vi khuẩn biến đổi gen có thể phát hiện tế bào ung thư

Khi công nghệ y tế tiến bộ, nhiều bệnh có thể được phát hiện, ngăn ngừa và chữa khỏi bằng tế bào chứ không phải bằng thuốc. Nhánh y học này được gọi là liệu pháp tế bào. Được sử dụng qua thực hành lâm sàng trong một số trường hợp, chẳng hạn như bệnh nhân được cấy ghép vi khuẩn trong phân ("cấy phân") khi họ bị nhiễm trùng đường tiêu hóa nặng hoặc ghép tủy xương để điều trị ung thư máu.

Bằng cách sử dụng sinh học tổng hợp, chúng ta cũng có thể tạo ra nhiều tế bào mới và được cải thiện giúp kiểm soát các bệnh khác nhau. Trong nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science, nhóm tác giả đã mô tả cách biến đổi vi khuẩn để phát hiện thành công tế bào ung thư.

Gen là đơn vị cơ bản của di truyền. Đó là thứ mang lại cho bạn nụ cười của mẹ hoặc màu mắt của cha. Chuyển gen (hoặc thừa kế) là quá trình gen được truyền từ tế bào này sang tế bào khác. Chúng có thể được di truyền theo chiều dọc; khi một tế bào sao chép ADN của nó và phân chia thành hai tế bào riêng biệt. Đây là những gì xảy ra trong quá trình sinh sản và cách trẻ em thừa hưởng ADN từ cha mẹ.

Tuy nhiên, các gen cũng có thể được di truyền theo chiều ngang; khi ADN được truyền giữa những tế bào không liên quan, ngoài sự di truyền từ cha mẹ sang con cái. Chuyển gen ngang khá phổ biến trong thế giới vi sinh vật. Một số vi khuẩn có thể cứu vãn những gen từ ADN không có tế bào được tìm thấy trong môi trường trực tiếp của chúng. ADN trôi nổi tự do này được giải phóng khi tế bào chết. Khi vi khuẩn hút ADN không có tế bào vào trong tế bào của chúng, nó được gọi là năng lực tự nhiên. Vì vậy, vi khuẩn có năng lực có thể lấy mẫu môi trường xung quanh chúng và khi làm như vậy, thu được các gen có thể mang lại lợi thế.

Nhóm tác giả bàn luận, nếu vi khuẩn có thể tiếp nhận ADN và ung thư được xác định về mặt di truyền bởi sự thay đổi trong ADN của nó, thì về mặt lý thuyết, vi khuẩn có thể được thiết kế để phát hiện ung thư. Ung thư đại trực tràng dường như là một bằng chứng hợp lý về khái niệm này vì ruột không chỉ chứa đầy vi khuẩn mà còn chứa đầy ADN của khối u khi nó bị ung thư tấn công.

Acinetobacter baylyi, một loại vi khuẩn có năng lực tự nhiên, được chọn làm cảm biến sinh học thử nghiệm; một tế bào phát hiện bệnh. Nhóm nghiên cứu đã sửa đổi bộ gen của A. baylyi để chứa chuỗi ADN dài sao chép ADN được tìm thấy trong một gen ung thư ở người muốn thu thập. Trình tự ADN "bổ sung" này có chức năng như những miếng đệm dính; khi ADN của khối u cụ thể được vi khuẩn hấp thụ, nó có nhiều khả năng tích hợp vào bộ gen của vi khuẩn hơn. Điều quan trọng là phải tích hợp; giữ nguyên vị trí; ADN của khối u. Khi làm như vậy, chúng ta có thể kích hoạt các gen tích hợp khác, trong trường hợp này là gen kháng thuốc kháng sinh, như một tín hiệu cho việc phát hiện ung thư. Tín hiệu sẽ hoạt động như sau: nếu vi khuẩn có thể phát triển trên đĩa nuôi cấy chứa đầy kháng sinh, thì gen kháng kháng sinh của chúng đã hoạt động. Do đó phát hiện ra ung thư.

Nhóm nghiên cứu, cho biết: Chúng tôi đã tiến hành một loạt thí nghiệm trong đó các cảm biến sinh học vi khuẩn và tế bào khối u mới được kết hợp với nhau trong hệ thống ngày càng phức tạp. Ban đầu, chúng tôi chỉ đơn giản ướp cảm biến sinh học với ADN khối u tinh khiết. Giới thiệu bộ cảm biến sinh học với ADN chính xác mà nó được chế tạo để phát hiện; và nó đã hoạt động. Tiếp theo, phát triển bộ cảm biến sinh học cùng với các tế bào khối u sống. Một lần nữa, nó phát hiện ADN của khối u. Cuối cùng, đưa cảm biến sinh học vào chuột sống có hoặc không có khối u. Trong mô hình chuột bị ung thư đại trực tràng, chúng tôi tiêm tế bào ung thư đại trực tràng của chuột vào ruột kết, sử dụng phương pháp nội soi chuột.

Trong vài tuần, chuột được tiêm tế bào ung thư phát triển khối u, trong khi chuột không được tiêm là nhóm so sánh khỏe mạnh. Bộ cảm biến sinh học này phân biệt tốt giữa chuột mắc và không mắc ung thư đại trực tràng. Sau những kết quả đáng khích lệ này. Bộ cảm biến sinh học giờ đây có thể phân biệt những thay đổi của cặp cơ sở đơn lẻ trong ADN của khối u, cho phép điều chỉnh độ chính xác một cách tinh vi trong cách nó phát hiện và nhắm mục tiêu các gen. Các nhà nghiên cứu đã đặt tên cho công nghệ này là CATCH: xét nghiệm tế bào để chuyển gen ngang được nhắm mục tiêu, phân biệt đối xử với CRISPR.

Công nghệ này sử dụng ADN không có tế bào làm đầu vào mới cho các mạch sinh học tổng hợp, và do đó để phát hiện một loạt bệnh khác nhau, đặc biệt là nhiễm trùng và ung thư. Tuy nhiên, nó vẫn chưa sẵn sàng để được sử dụng trong phòng khám. Các nhà nghiên cứu đang tích cực thực hiện các bước tiếp theo; để tăng hiệu quả phát hiện ADN, để đánh giá nghiêm túc hơn hiệu suất của bộ cảm biến sinh học này so với các xét nghiệm chẩn đoán khác, và tất nhiên, để đảm bảo an toàn cho bệnh nhân và môi trường. Tuy nhiên, khía cạnh thú vị nhất của chăm sóc sức khỏe tế bào không chỉ đơn thuần là phát hiện bệnh. Một phòng thí nghiệm có thể làm điều đó.

Nhưng điều mà một phòng thí nghiệm không thể làm là ghép nối việc phát hiện bệnh (chẩn đoán) với các tế bào thực sự phản ứng với bệnh bằng một phương pháp điều trị thích hợp. Điều này có nghĩa là các cảm biến sinh học có thể được lập trình để tín hiệu bệnh; trong trường hợp này, một chuỗi ADN không có tế bào cụ thể; có thể kích hoạt một liệu pháp sinh học cụ thể, trực tiếp tại điểm phát hiện bệnh trong thời gian thực.

Vista.gov.vn