Hacking bacteria to fight cancer - Tal Danino

Übersetzung: Aniko Karpati Lektorat: Sonja Maria Neef

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

1884 schien sich das Unglück eines Patienten weiter zu verschlimmern.

This patient had a rapidly growing cancer in his neck,

Dieser Patient hatte einen schnell wachsenden Krebs am Hals

and then came down with an unrelated bacterial skin infection.

und erkrankte dann an einer unabhängigen bakteriellen Hautinfektion.

But soon, something unexpected happened:

Doch schon bald geschah etwas Unerwartetes:

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

Als er sich von der Infektion erholte, begann sich auch der Krebs zurückzubilden.

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

Als ein Arzt namens William Coley den Patienten 7 Jahre später aufspürte,

no visible signs of the cancer remained.

blieben keine sichtbaren Anzeichen des Krebses zurück.

Coley believed something remarkable was happening:

Coley glaubte, dass etwas Bemerkenswertes geschah:

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

dass die bakterielle Infektion das Immunsystem des Patienten

zur Bekämpfung des Krebses angeregt hatte.

to fight off the cancer.

Coley’s fortunate discovery led him to pioneer

Coleys glückliche Entdeckung ermöglichte es ihm,

the intentional injection of bacteria to successfully treat cancer.

als Pionier die gezielte Injektion von Bakterien

zur erfolgreichen Krebsbehandlung einzusetzen.

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

Über 100 Jahre später haben synthetische Biologen einen noch besseren Weg gefunden,

to use these once unlikely allies—

die einst ungewöhnlichen Verbündeten zu nutzen --

by programming them to safely deliver drugs directly to tumors.

indem sie sie so programmierten,

dass sie Wirkstoffe sicher und gezielt zu Tumoren transportieren.

Cancer occurs when normal functions of cells are altered,

Krebs entsteht, wenn sich normale Zellenfunktionen so verändern,

causing them to rapidly multiply and form growths called tumors.

dass sie sich dadurch schnell vermehren und Wucherungen bilden,

die Tumore genannt werden.

Treatments like radiation, chemotherapy, and immunotherapy

Behandlungen wie Bestrahlung, Chemo- und Immuntherapie versuchen,

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

bösartige Zellen abzutöten, können aber den gesamten Körper schädigen

and disrupt healthy tissues in the process.

und dabei gesundes Gewebe zerstören.

However, some bacteria like E. coli

Einige Bakterien wie E. coli haben jedoch den einzigartigen Vorteil,

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

dass sie selektiv im Inneren von Tumoren wachsen können.

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

Tatsächlich bildet der Kern eines Tumors eine ideale Umgebung,

where they can safely multiply, hidden from immune cells.

in der sie sich sicher und vor Immunzellen verborgen vermehren können.

Instead of causing infection,

Anstatt Infektionen zu verursachen, können Bakterien so umprogrammiert werden,

bacteria can be reprogrammed to carry cancer-fighting drugs,

dass sie krebsbekämpfende Medikamente in sich tragen

acting as Trojan Horses that target the tumor from within.

und als Trojanische Pferde agieren, die den Tumor von innen heraus angreifen.

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

Diese Idee, Bakterien so zu programmieren,

dass sie auf völlig neue Art und Weise wahrnehmen und reagieren,

is a major focus of a field called Synthetic Biology.

ist ein Schwerpunkt der synthetischen Biologie.

But how can bacteria be programmed?

Wie können wir Bakterien programmieren?

The key lies in manipulating their DNA.

Der Schlüssel liegt in der Manipulation ihrer DNS.

By inserting particular genetic sequences into bacteria,

Indem man bestimmte genetische Sequenzen in Bakterien einfügt,

they can be instructed to synthesize different molecules,

kann man sie anweisen, verschiedene Moleküle zu synthetisieren,

including those that disrupt cancer growth.

darunter auch solche, die das Krebswachstum stören.

They can also be made to behave in very specific ways

Bakterien können auch mit Hilfe biologischer Schaltkreise

with the help of biological circuits.

zu ganz bestimmten Verhaltensweisen angeregt werden.

These program different behaviors depending on the presence, absence,

Diese steuern unterschiedliche Reaktionen in Abhängigkeit

von der Anwesenheit, Abwesenheit oder Kombination bestimmter Faktoren.

or combination of certain factors.

For example, tumors have low oxygen and pH levels

Zum Beispiel haben Tumore niedrige Sauerstoff- und pH-Werte

and over-produce specific molecules.

und produzieren zu viele spezifische Moleküle.

Synthetic biologists can program bacteria to sense those conditions,

Synthetische Biologen programmieren Bakterien so,

dass sie diese Bedingungen wahrnehmen und hierdurch auf Tumore reagieren,

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

während gesundes Gewebe gemieden wird.

One type of biological circuit,

Eine Art biologischer Kreislauf,

known as a synchronized lysis circuit, or SLC,

der als synchronisierter Lysekreislauf oder SLC bekannt ist,

allows bacteria to not only deliver medicine,

ermöglicht es den Bakterien, nicht nur Medikamente zu befördern,

but to do so on a set schedule.

sondern dies nach einem festgelegten Zylkus zu tun.

First, to avoid harming healthy tissue,

Um eine Schädigung gesunden Gewebes zu vermeiden,

production of anti-cancer drugs begins as bacteria grow,

beginnt die Produktion von Wirkstoffen erst mit dem Wachstum der Bakterien,

which only happens within the tumor itself.

was nur innerhalb des Tumors selbst geschieht.

Next, after they’ve produced the drugs,

Nachdem die Wirkstoffe produziert wurden,

a kill-switch causes the bacteria to burst

bewirkt ein Notschalter das Platzen der Bakterien,

when they reach a critical population threshold.

wenn eine kritische Populations- schwelle überschritten wird.

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

Dadurch wird das Medikament freigesetzt und die Bakterienpopulation verringert.

However, a certain percentage of the bacteria remain alive

Ein gewisser Prozentsatz der Bakterien bleibt jedoch am Leben,

to replenish the colony.

um die Kolonie wieder zu vergrößern.

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

Mit der Zeit wird ihre Zahl so groß, dass erneut der Notschalter umgelegt wird,

and the cycle continues.

und der Zyklus beginnt von vorne.

This circuit can be fine-tuned to deliver drugs

Dieser Kreislauf kann optimiert werden,

so dass Medikamente nach dem Zyklus freigesetzt werden,

on whatever periodic schedule is best to fight the cancer.

der am besten zur Bekämpfung des Krebses geeignet ist.

This approach has proven promising in scientific trials using mice.

Dieser Ansatz hat sich bei wissenschaftlichen Studien mit Mäusen

als vielversprechend erwiesen.

Not only were scientists able to successfully eliminate lymphoma tumors

Es gelang den Wissenschaftlern nicht nur,

mit Bakterien injizierte Lymphomtumore erfolgreich zu beseitigen,

injected with bacteria,

but the injection also stimulated the immune system,

sondern die Injektion stimulierte auch das Immunsystem,

priming immune cells to identify and attack untreated lymphomas

indem es die Immunzellen dazu brachte,

unbehandelte Lymphome an anderen Stellen in der Maus zu erkennen und anzugreifen.

elsewhere in the mouse.

Unlike many other therapies,

Im Gegensatz zu anderen Therapien,

bacteria don’t target a specific type of cancer,

richten sich die Bakterien nicht gegen eine bestimmte Krebsart,

but rather the general characteristics shared by all solid tumors.

sondern gegen allgemeine Eigenschaften, die bei allen soliden Tumoren gleich sind.

Nor are programmable bacteria limited to simply fighting cancer.

Programmierbare Bakterien sind nicht nur auf die Krebsbekämpfung beschränkt.

Instead, they can serve as sophisticated sensors

Sie können als komplexe Sensoren dienen,

that monitor sites of future disease.

um Orte zukünftiger Krankheiten zu überwachen.

Safe probiotic bacteria could perhaps lie dormant within our guts,

Unbedenkliche Probiotika könnten in unseren Eingeweiden schlummern,

where they’d detect, prevent, and treat disorders

wo sie Störungen erkennen, verhindern und bekämpfen,

before they have the chance to cause symptoms.

noch bevor Symptome auftreten.

Advances in technology have created excitement around a future

Technologische Fortschritte sorgten für Aufregung

um die Zukunft der personalisierten Medizin,

of personalized medicine driven by mechanical nanobots.

die von mechanischen Nanorobotern angetrieben wird.

But thanks to billions of years of evolution

Dank der Milliarden von Jahren währenden Evolution

we may already have a starting point

haben wir vielleicht einen Ausgangspunkt

in the unexpectedly biological form of bacteria.

mit der unerwarteten Biologie der Bakterien.

Add synthetic biology to the mix,

Fügt man noch etwas synthetische Biologie hinzu,

and who knows what might soon be possible.

wer weiß, was bald möglich sein könnte.