诊断癌症的帮助下细菌

工程师在麻省理工学院和加州大学圣地亚哥分校(UCSD)设计了一种新的方式来检测癌症已经扩散到肝脏,通过利用益生菌,帮助有益细菌中发现类似的酸奶。

许多类型的癌症,包括结肠癌和胰腺癌,往往会转移到肝脏。早期的医生可以找到这些肿瘤,就越有可能成功地对待他们。

“有干预措施,如当地手术或局部消融,医生可以执行,如果在肝脏疾病传播的局限,因为肝脏可以再生,这些干预措施是容忍。新的数据显示,这些患者可能有更高的存活率,所以特别需要检测早期肝转移,”约翰·威尔逊和多萝西桑吉塔•巴蒂亚说健康科学教授和麻省理工学院的电气工程和计算机科学。

使用一个无害的大肠杆菌在肝脏,研究人员编程细菌产生发光信号能被探测到的简单的尿液测试。巴蒂亚和杰夫仓促,加州大学圣地亚哥分校的生物学教授,是一篇论文的资深作者描述新方法在本周的《科学转化医学》杂志上。主要作者是麻省理工学院博士后Tal Danino和加州大学圣地亚哥分校博士后亚瑟Prindle。

微生物帮助
先前的研究表明,细菌可以穿透和生长在肿瘤微环境,那里有大量的营养和身体的免疫系统被破坏。正因为如此,科学家们多年来一直试图开发细菌可能成为癌症治疗的工具。

麻省理工学院和加州大学圣地亚哥分校的研究人员开始探索这个想法几年前,但很快扩大他们的努力包括创建一个细菌诊断的概念。

将细菌转化为诊断设备,研究人员设计的细胞表达一种天然酶的基因称为lacZ劈开乳糖为葡萄糖和半乳糖。在这种情况下,lacZ作用于分子注入到老鼠,包括半乳糖与荧光素,萤火虫的发光蛋白质自然产生。荧光素裂解从半乳糖在尿液中排出,它可以很容易地检测到使用共同的实验室测试。

起初,研究人员感兴趣的发展中这些细菌注入病人,但后来决定调查提供口头的细菌的可能性,就像酸奶中的益生菌。实现,他们诊断电路集成到一个叫做Nissle 1917无害的大肠杆菌,这是营销以促进肠胃健康。

与老鼠在试验中,研究人员发现,口头传递细菌不积聚在肿瘤的身体,但是他们可以预见零在肝肿瘤,因为肝门静脉进行消化道到肝脏。

“我们意识到,如果我们给益生菌,我们不能够得到细菌浓度足够高,在肿瘤的身体,但我们假设,如果我们在肝脏肿瘤就会得到最高剂量的口服交付,”巴蒂亚说,他是麻省理工学院的一个成员的科赫研究所综合癌症研究和医学工程研究所和科学。

这允许团队制定肝肿瘤的诊断专业。在测试小鼠结肠癌症已经扩散到肝脏,益生菌的殖民地近90%的转移性肿瘤。

在老鼠实验中,动物是工程细菌不表现出任何有害的副作用。

更敏感的检测
研究人员专注于肝脏不仅因为它是一种天然的这些细菌的目标,还因为肝脏很难与传统成像技术图像CT扫描和磁共振成像(MRI),使得它难以诊断转移性肿瘤。

新系统,研究人员可以检测肝肿瘤大于约1立方毫米,比现有的成像方法提供更多的敏感性。这种监控病人的诊断可能是最有用的有结肠肿瘤切除后,因为他们是复发的风险在肝脏,巴蒂亚说。

安德里亚·Califano哥伦比亚大学的生物科学教授说,这项研究“开创性和发人深省的结算的新路径研究癌症的早期检测能做些什么,”并补充说治疗的可能性也是有趣的。

“这些细菌可能是工程造成癌细胞的基因破坏功能,提供药物,或重新激活免疫系统,”Califano说,他没有参与这项研究。

麻省理工团队正在追求使用益生菌治疗癌症的想法,以及诊断。