Hacking bacteria to fight cancer - Tal Danino

المترجم: Mustafa Hosin المدقّق: Hanaa Yehia

In 1884, a patient’s luck seemed to go from bad to worse.

في عام 1884، بدأ حظ مريض معين بالتراجع من سيىء إلى أسوأ.

This patient had a rapidly growing cancer in his neck,

عانى ذلك المريض من سرطان سريع النمو في عنقه،

and then came down with an unrelated bacterial skin infection.

ثم أصيب بالتهاب الجلد الجرثومي غير ذي صلة بالسرطان.

But soon, something unexpected happened:

ولكن سرعان ما حدث شيء غير متوقع:

as he recovered from the infection, the cancer also began to recede.

كما تعافى من العدوى، بدأ السرطان أيضا في الانحسار.

When a physician named William Coley tracked the patient down 7 years later,

عندها تابع طبيب يدعى وليام كولي المريض بعد 7 سنوات،

no visible signs of the cancer remained.

لم تبق أي علامات واضحة للسرطان،

Coley believed something remarkable was happening:

علم كولي أنّ ثمة شيئًا رائعًا كان يحدث:

that the bacterial infection had stimulated the patient’s immune system

وهو أن العدوى البكتيرية حفّزت الجهاز المناعي للمريض

to fight off the cancer.

لمحاربة السرطان.

Coley’s fortunate discovery led him to pioneer

هذا الاكتشاف الذي شهده كولي قاده لريادة طريقة علاجية

the intentional injection of bacteria to successfully treat cancer.

وهي الحقن المتعمد للبكتيريا لعلاج السرطان بنجاح.

Over a century later, synthetic biologists have found an even better way

بعد أكثر من قرن، وجد علماء الأحياء الاصطناعية طريقة أفضل

to use these once unlikely allies—

لاستخدام هؤلاء الحلفاء غير التقليدين --

by programming them to safely deliver drugs directly to tumors.

عن طريق برمجتهم بأمان لإرسال الأدوية مباشرة إلى الأورام.

Cancer occurs when normal functions of cells are altered,

يحدث السرطان عندما تتغير الوظائف الطبيعية للخلايا،

causing them to rapidly multiply and form growths called tumors.

مما يسبب تضاعفهم بسرعة وتشكيلهم لكتل تُسمّى الأورام.

Treatments like radiation, chemotherapy, and immunotherapy

علاجات مثل الإشعاع، والعلاج الكيميائي والعلاج المناعي

attempt to kill malignant cells, but can affect the entire body

تحاول قتل الخلايا الخبيثة، ولكنها يمكن أن تؤثر على الجسم كله

and disrupt healthy tissues in the process.

بتعطيل الأنسجة السليمة خلال عملية المعالجة.

However, some bacteria like E. coli

ولكن بعض البكتيريا مثل E. coli

have the unique advantage of being able to selectively grow inside tumors.

لديها ميزة فريدة تستطيع أن تنمو بشكل انتقائي داخل الأورام.

In fact, the core of a tumor forms an ideal environment

في الواقع، فإن نواة الورم تشكّل بيئة مثالية

where they can safely multiply, hidden from immune cells.

حيث يمكنها أن تتضاعف بأمان، مختبئة من الخلايا المناعية.

Instead of causing infection,

بدلا عن التسبب في العدوى،

bacteria can be reprogrammed to carry cancer-fighting drugs,

يمكن إعادة برمجة البكتيريا لحمل العقاقير المضادة للسرطان،

acting as Trojan Horses that target the tumor from within.

عاملةً كحصان طروادة الذي يستهدف الورم من الداخل.

This idea of programming bacteria to sense and respond in novel ways

فكرة برمجة البكتيريا للاستشعار والاستجابة بطرق جديدة

is a major focus of a field called Synthetic Biology.

هي صميم حقل علمي يُعرَف بالبيولوجيا الاصطناعية.

But how can bacteria be programmed?

ولكن كيف يمكن برمجة البكتيريا؟

The key lies in manipulating their DNA.

السر يكمن في التلاعب بحمضها النووي.

By inserting particular genetic sequences into bacteria,

عن طريق إدخال تسلسل جيني معين داخل البكتيريا،

they can be instructed to synthesize different molecules,

يمكن توجيهها لاصطناع جزيئات مختلفة

including those that disrupt cancer growth.

بما في ذلك تلك التي تعطل نمو السرطان.

They can also be made to behave in very specific ways

ويمكن أيضًا برمجتها للتصرف بطرق محددة للغاية

with the help of biological circuits.

بمساعدة الدوائر البيولوجية.

These program different behaviors depending on the presence, absence,

التي تبرمج سلوكيات مختلفة حسب الوجود، الغياب

or combination of certain factors.

أو مزيج من العوامل.

For example, tumors have low oxygen and pH levels

على سبيل المثال، الأورام بطبيعتها منخفضة الأكسجين ومستوى الحموضة

and over-produce specific molecules.

ومفرطة في إنتاج جزيئات معينة.

Synthetic biologists can program bacteria to sense those conditions,

يمكن لعلماء الأحياء الاصطناعية أن يبرمجوا البكتيريا لاستشعار تلك الظروف،

and by doing so, respond to tumors while avoiding healthy tissue.

وبذلك، تستجيب للأورام وتبتعد عن الأنسجة السليمة.

One type of biological circuit,

نوع معين من الدوائر البيولوجية، يُعرف بدائرة التحلل المتزامن، أو SLC،

known as a synchronized lysis circuit, or SLC,

allows bacteria to not only deliver medicine,

لا يسمح فقط للبكتيريا بنقل الدواء، بل بنقله وفقا لجدول محدد.

but to do so on a set schedule.

First, to avoid harming healthy tissue,

أولًا، لتجنب إيذاء الأنسجة السليمة،

production of anti-cancer drugs begins as bacteria grow,

إنتاج الأدوية المضادة للسرطان يبدأ مع نمو البكتيريا،

which only happens within the tumor itself.

وهذا يحدث فقط في داخل الورم نفسه.

Next, after they’ve produced the drugs,

بعد ذلك، وبعد القيام بإنتاج الدواء

a kill-switch causes the bacteria to burst

يتسبب القتل المتبادل في تفجيرالبكتيريا

when they reach a critical population threshold.

وذلك عندما يصل عددها إلى الحد الحرِج.

This both releases the medicine and decreases the bacteria’s population.

ويؤدي ذلك إلى إطلاق الدواء وتقليل عدد البكتيريا.

However, a certain percentage of the bacteria remain alive

ومع ذلك، فإن نسبة معينة من البكتيريا تظل حيّة

to replenish the colony.

لتجديد المستعمرة.

Eventually their numbers grow large enough to trigger the kill switch again,

تنمو أعداد كبيرة منهم في نهاية المطاف بالحد الكافي لتحريك زر القتل مرة ثانية،

and the cycle continues.

وتستمر الدورة.

This circuit can be fine-tuned to deliver drugs

يمكن ضبط هذه الدائرة العلاجية لتقديم الدواء بجسب الجدول الدوري

on whatever periodic schedule is best to fight the cancer.

الأفضل لمكافحة السرطان.

This approach has proven promising in scientific trials using mice.

وقد أثبت هذا النهج نتائج طيبة في التجارب العلمية على الفئران.

Not only were scientists able to successfully eliminate lymphoma tumors

لم يقتصرنجاح العلماء على القضاء على أورام الليمفوما فحسب

injected with bacteria,

بعد حقنها بالبكتيريا، ولكن قام ذلك الحقن أيضًا بتحفيز الجهاز المناعي،

but the injection also stimulated the immune system,

priming immune cells to identify and attack untreated lymphomas

بتحضير الخلايا المناعية لتحديد ومهاجمة الأورام اللمفاوية غير المعالجة

elsewhere in the mouse.

في مكان آخر في الفأر.

Unlike many other therapies,

على عكس العديد من الطرق العلاجية الأخرى، لا تستهدف البكتيريا نوعًا محددًا من السرطان

bacteria don’t target a specific type of cancer,

but rather the general characteristics shared by all solid tumors.

ولكنها تستهدف الخصائص العامة التي تشترك فيها جميع الأورام الصلبة.

Nor are programmable bacteria limited to simply fighting cancer.

لا يقتصرعمل البكتيريا القابلة للبرمجة على مكافحة السرطان.

Instead, they can serve as sophisticated sensors

بل تعمل بمثابة أجهزة استشعار متطورة

that monitor sites of future disease.

تقوم برصد مواقع المرض المحتملة مستقبلًا.

Safe probiotic bacteria could perhaps lie dormant within our guts,

بكتيريا البروبيوتيك الآمنة تكمن خاملةً داخل أمعائنا،

where they’d detect, prevent, and treat disorders

حيث يكتشفون، يمنعون، ويعالجون الخلل،

before they have the chance to cause symptoms.

من قبل أن تتاح له الفرصة في التسبب بإحداث أعراض.

Advances in technology have created excitement around a future

التقدم التكنولوجي خلق إثارة حول مستقبل

of personalized medicine driven by mechanical nanobots.

الشخصنة الطبية باستخدام الأجهزة الآلية النانو ميكانيكية.

But thanks to billions of years of evolution

لكن بفضل مليارات السنين من التطور

we may already have a starting point

قد يكون لدينا بالفعل نقطة انطلاق

in the unexpectedly biological form of bacteria.

في الشكل البيولوجي غير المتوقع للبكتيريا.

Add synthetic biology to the mix,

أضف البيولوجيا الاصطناعية لهذا المزيج،

and who knows what might soon be possible.

ومن يدري ما قد يحصل عن قريب.