カナダのウォータールー大学の科学者たちは、遺伝子組み換え細菌が栄養素を消費するために固形腫瘍の奥深くまで侵入するようにプログラムしています。腫瘍の核は通常酸素不足であるため、これは嫌気性微生物が成長するのに理想的な環境です。
遺伝的介入により、専門家グループは綿密な生物学的攻撃を生み出し、がん治療の道のりに新たな希望を開いたと、サイエンス・デイリーが2月23日に報じた。
研究の焦点は、土壌で一般的に見られる細菌であるクロストリジウム・スポルゲネスです。この種の自然な特性は、完全に嫌気性の環境でのみ存在することです。一方、腫瘍の中心は、死んだ細胞と酸素不足で構成されており、細菌のクローン作製に最適な条件を作り出しています。
「細菌の胞子は腫瘍に入り、栄養価が高く酸素のない環境を見つけます。そこで、それらは栄養を消費し始め、成長していきます」とウォータールー大学のマーク・オーコイン博士は述べています。「私たちは細菌にその空間に定着させ、基本的に、それらは体が腫瘍を取り除くのを助けるでしょう。」
最大の課題は、細菌が腫瘍の端(酸素がある場所)に広がると、癌細胞をすべて死滅させる前に死滅することです。これを克服するために、科学者たちは、近縁細菌種からの酸素耐性遺伝子をクロストリジウム・スポトーゲネスの遺伝子コードに挿入しました。しかし、この遺伝子が早期に活性化されすぎると、細菌が血液中に増殖して危険を引き起こす可能性があります。
解決策として、研究グループは「密度センシング」メカニズムを使用しました。細菌は化学信号を継続的に分泌します。細菌の密度が腫瘍内の十分なレベルに達した場合にのみ、システムは酸素抵抗遺伝子をオンにします。このメカニズムにより、細菌は本当に必要な場合にのみ生存能力を活性化することが保証されます。
研究グループは、集積生物学を応用して、回路基板のように正確に機能する細菌を設計しました。「私たちは電気回路に似た構造を構築しましたが、ワイヤーの代わりに、DNAセグメントを使用しました。各DNAセグメントは独自のタスクを担い、システムの安定した動作を支援します」と、ウォータールー大学の応用数学教授であるブライアン・インガルス博士は述べています。
遺伝子活性化のタイミングを確認するための蛍光発光能力の試験に成功した後、プロジェクトの次のステップは、前臨床試験で評価するために、制御システム全体を単一の細菌に統合することです。
この研究は、ウォータールー大学とトロント環境微生物学研究センター(カナダ)の多分野連携の成果であり、科学的発見を人間のための実践的な医療ソリューションに転換することを目的としています。
成功すれば、この方法は癌治療における新しいアプローチを開く可能性があります。従来の方法ではアクセスが困難な内部から腫瘍を攻撃するために、正確にプログラムされた微生物を使用することです。
