Hacking bacteria to fight cancer - Tal Danino

Μετάφραση: Nikos Thanos Επιμέλεια: Vasiliki Soultani

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

Το 1884, η τύχη ενός ασθενούς πήγαινε από το κακό στο χειρότερο.

This patient had a rapidly growing cancer in his neck,

Αυτός ο ασθενής είχε έναν ραγδαία αναπτυσσόμενο καρκίνο στον λαιμό,

and then came down with an unrelated bacterial skin infection.

και παρουσίασε μία μη σχετιζόμενη βακτηριακή λοίμωξη του δέρματος.

But soon, something unexpected happened:

Σύντομα, ωστόσο, συνέβη κάτι απρόσμενο:

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

καθώς ανάρρωνε από την λοίμωξη, άρχισε να υποχωρεί και ο καρκίνος.

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

Όταν ο γιατρός Ουίλιαμ Κόλεϊ εντόπισε τον ασθενή 7 χρόνια αργότερα

no visible signs of the cancer remained.

δεν υπήρχε κανένα ορατό ίχνος καρκίνου.

Coley believed something remarkable was happening:

Ο Κόλεϊ θεώρησε ότι είχε συμβεί κάτι αξιοσημείωτο:

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

η βακτηριακή λοίμωξη ενεργοποίησε το ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενή

to fight off the cancer.

ώστε να καταπολεμήσει τον καρκίνο.

Coley’s fortunate discovery led him to pioneer

Η ευτυχής ανακάλυψη του Κόλεϊ τον οδήγησε στην καινοτομία

the intentional injection of bacteria to successfully treat cancer.

της σκόπιμης έγχυσης βακτηρίων για τη θεραπεία του καρκίνου.

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

Έναν αιώνα μετά, οι συνθετικοί βιολόγοι ανακάλυψαν έναν ακόμη καλύτερο τρόπο,

to use these once unlikely allies—

να χρησιμοποιήσουν αυτούς τους κάποτε παράδοξους συμμάχους,

by programming them to safely deliver drugs directly to tumors.

προγραμματίζοντας τα ώστε να μεταφέρουν φάρμακα απευθείας σε όγκους.

Cancer occurs when normal functions of cells are altered,

Ο καρκίνος δημιουργείται όταν αλλάζει η φυσιολογική λειτουργία των κυττάρων,

causing them to rapidly multiply and form growths called tumors.

όπου πολλαπλασιάζονται ταχύτατα δημιουργώντας νεοπλασίες, ή όγκους.

Treatments like radiation, chemotherapy, and immunotherapy

Θεραπείες όπως η ακτινοβολία, η χημειοθεραπεία και η ανοσοθεραπεία

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

προσπαθούν να σκοτώσουν κακοήθη κύτταρα, αλλά επηρεάζουν ολόκληρο το σώμα.

and disrupt healthy tissues in the process.

και διαταράσσουν τους υγιείς ιστούς κατά τη διάρκεια.

However, some bacteria like E. coli

Ωστόσο, ορισμένα βακτήρια όπως το Εσερίχια κόλι

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

έχουν το μοναδικό πλεονέκτημα να αναπτύσονται επιλεκτικά μέσα στους όγκους.

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

Στην πραγματικότητα, ο πυρήνας ενός όγκου αποτελεί ένα ιδανικό περιβάλλον

where they can safely multiply, hidden from immune cells.

για να πολλαπλασιαστούν με ασφάλεια, κρυμμένα από τα κύτταρα του ανοσοποιητικού

Instead of causing infection,

Αντί να προκαλέσουν λοίμωξη,

bacteria can be reprogrammed to carry cancer-fighting drugs,

τα βακτήρια επαναπρογραμματίζονται ώστε να μεταφέρουν φάρμακα κατά του καρκίνου,

acting as Trojan Horses that target the tumor from within.

ενεργώντας ως Δούρειοι Ίπποι που στοχεύουν τον όγκο από μέσα.

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

Αυτή η ιδέα του προγραμματισμού βακτηρίων να λειτουργούν με νέους τρόπους

is a major focus of a field called Synthetic Biology.

είναι η κύρια εστίαση ενός πεδίου που ονομάζεται Συνθετική Βιολογία.

But how can bacteria be programmed?

Πώς όμως μπορούν να προγραμματιστούν τα βακτήρια;

The key lies in manipulating their DNA.

Το κλειδί βρίσκεται στον χειρισμό του DNA τους.

By inserting particular genetic sequences into bacteria,

Με την εισαγωγή συγκεκριμένων γενετικών αλληλουχιών σε βακτήρια,

they can be instructed to synthesize different molecules,

μπορούν να λάβουν οδηγίες ώστε να συνθέτουν διαφορετικά μόρια,

including those that disrupt cancer growth.

συμπεριλαμβανομένων αυτών που διαταράσσουν την ανάπτυξη του καρκίνου.

They can also be made to behave in very specific ways

Μπορούν επίσης να συμπεριφέρονται με συγκεκριμένους τρόπους

with the help of biological circuits.

με τη βοήθεια βιολογικών κυκλωμάτων.

These program different behaviors depending on the presence, absence,

Αυτά προγραμματίζουν διάφορες συμπεριφορές ανάλογα με την παρουσία, την απουσία,

or combination of certain factors.

ή τον συνδυασμό ορισμένων παραγόντων.

For example, tumors have low oxygen and pH levels

Για παράδειγμα, οι όγκοι έχουν χαμηλό οξυγόνο και επίπεδα pH

and over-produce specific molecules.

και υπερπαράγουν συγκεκριμένα μόρια.

Synthetic biologists can program bacteria to sense those conditions,

Οι συνθετικοί βιολόγοι κάνουν τα βακτήρια να αντιλαμβάνονται αυτές τις συνθήκες,

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

και έτσι, ανταποκρίνονται στους όγκους αποφεύγοντας παράλληλα τον υγιή ιστό.

Ένας τύπος βιολογικού κυκλώματος,

One type of biological circuit,

known as a synchronized lysis circuit, or SLC,

γνωστό ως κύκλωμα συγχρονισμένης υποχώρησης, ή SLC,

allows bacteria to not only deliver medicine,

επιτρέπει στα βακτήρια όχι μόνο να παραδίδουν φάρμακα,

but to do so on a set schedule.

αλλά και να το κάνουν σε καθορισμένο χρονοδιάγραμμα.

First, to avoid harming healthy tissue,

Πρώτον, για να μην βλάψουν τους υγιείς ιστούς,

η παραγωγή αντικαρκινικών φαρμάκων ξεκινά καθώς αναπτύσσονται τα βακτήρια,

production of anti-cancer drugs begins as bacteria grow,

which only happens within the tumor itself.

που συμβαίνει μόνο μέσα στον ίδιο τον όγκο.

Next, after they’ve produced the drugs,

Στη συνέχεια, αφού παράγουν τα φάρμακα,

a kill-switch causes the bacteria to burst

ένας διακόπτης εξουδετέρωσης προκαλεί τα βακτήρια να σκάσουν

when they reach a critical population threshold.

όταν φτάσουν σε έναν κρίσιμο πληθυσμιακό κατώφλι.

Έτσι απελευθερώνεται το φάρμακο και μειώνεται ο πληθυσμός των βακτηρίων.

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

However, a certain percentage of the bacteria remain alive

Ωστόσο, ένα ορισμένο ποσοστό των βακτηρίων παραμένουν ζωντανά

to replenish the colony.

για την αναπλήρωση της αποικίας.

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

Τελικώς ο αριθμός τους μεγαλώνει αρκετά

ώστε να πυροδοτήσουν τον διακόπτη ξανά και ο κύκλος συνεχίζεται.

and the cycle continues.

This circuit can be fine-tuned to deliver drugs

Αυτό το κύκλωμα ρυθμίζεται με ακρίβεια να παραδίδει φάρμακα

on whatever periodic schedule is best to fight the cancer.

σε όποιο περιοδικό πρόγραμμα είναι καλύτερο στην καταπολεμήση του καρκίνου.

This approach has proven promising in scientific trials using mice.

Αυτή η προσέγγιση έχει αποδειχθεί υποσχόμενη σε δοκιμές με ποντίκια.

Not only were scientists able to successfully eliminate lymphoma tumors

Όχι μόνο μπόρεσαν οι επιστήμονες να εξαλείψουν επιτυχώς όγκους λεμφώματος

injected with bacteria,

εγχέοντας βακτήρια,

but the injection also stimulated the immune system,

αλλά η ένεση αυτή τόνωσε και το ανοσοποιητικό σύστημα,

priming immune cells to identify and attack untreated lymphomas

οπλίζοντας ανοσοποιητικά κύτταρα

στον εντοπισμό και την επίθεση ανίατων λεμφωμάτων

elsewhere in the mouse.

σε άλλα σημεία στο ποντίκι.

Unlike many other therapies,

Σε αντίθεση με πολλές άλλες θεραπείες,

bacteria don’t target a specific type of cancer,

τα βακτήρια δεν στοχεύουν έναν συγκεκριμένο τύπο καρκίνου,

but rather the general characteristics shared by all solid tumors.

αλλά τα γενικά χαρακτηριστικά που μοιράζονται όλοι οι συμπαγείς όγκοι.

Nor are programmable bacteria limited to simply fighting cancer.

Τα βακτήρια αυτά δεν περιορίζονται μόνο στην καταπολέμηση του καρκίνου.

Instead, they can serve as sophisticated sensors

Αντίθετα, λειτουργούν και ως εξελιγμένοι αισθητήρες

that monitor sites of future disease.

που παρακολουθούν πιθανά σημεία μελλοντικής νόσου.

Safe probiotic bacteria could perhaps lie dormant within our guts,

Ασφαλή προβιοτικά βακτήρια θα μπορούσαν ίσως να διατηρούνται μέσα στα έντερά μας,

where they’d detect, prevent, and treat disorders

όπου θα εντοπίζουν, θα αποτρέπουν, και θα θεραπεύουν διαταραχές

before they have the chance to cause symptoms.

πριν τους δοθεί η ευκαιρία να προκαλέσουν συμπτώματα.

Advances in technology have created excitement around a future

Οι τεχνολογικές εξελίξεις δημιουργούν ενθουσιασμό γύρω από ένα μέλλον

of personalized medicine driven by mechanical nanobots.

εξατομικευμένης ιατρικής καθοδηγούμενο από μηχανικά νανορομπότ.

But thanks to billions of years of evolution

Αλλά χάρη στα δισεκατομμύρια χρόνια εξέλιξης

we may already have a starting point

μπορεί να έχουμε ήδη ένα σημείο εκκίνησης

in the unexpectedly biological form of bacteria.

σε μια απρόσμενη βιολογική μορφή από βακτήρια.

Add synthetic biology to the mix,

Προσθέστε συνθετική βιολογία στο μείγμα,

and who knows what might soon be possible.

και ποιος ξέρει τι μπορεί να γίνει σύντομα δυνατό.