Hacking bacteria to fight cancer - Tal Danino

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Allon Sasson

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

ב 1884, מזלו של חולה נראה מידרדר מרע לגרוע.

This patient had a rapidly growing cancer in his neck,

לחולה היה סרטן שגדל במהירות על צווארו,

and then came down with an unrelated bacterial skin infection.

ואז הוא נדבק בזיהום בקטריאלי לא קשור בעור.

But soon, something unexpected happened:

אבל במהרה, משהו לא צפוי קרה:

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

כשהוא השתקם מהזיהום, גם הסרטן החל לסגת.

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

כשרופא בשם וויליאם קולי ביצע מעקב אחר החולה 7 שנים מאוחר יותר,

no visible signs of the cancer remained.

לא נשארו סימנים נראים לסרטן.

Coley believed something remarkable was happening:

קולי האמין שמשהו פלאי התרחש:

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

שהזיהום הבקטריאלי עורר את המערכת החיסונית של החולה

to fight off the cancer.

כדי להלחם בסרטן.

Coley’s fortunate discovery led him to pioneer

הגילוי בר המזל של קולי הוביל אותו להפוך לחלוץ

the intentional injection of bacteria to successfully treat cancer.

בהזרקה מכוונת של בקטריות כדי לטפל בסרטן.

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

מאה שנים מאוחר יותר, ביולוגים סינטטיים מצאו דרך טובה יותר

to use these once unlikely allies—

להשתמש בבעלי הברית הלא הגיוניים האלה --

by programming them to safely deliver drugs directly to tumors.

על ידי תכנותם לספק תרופות באופן בטוח יותר ישירות לגידולים.

Cancer occurs when normal functions of cells are altered,

סרטן מתרחש כשפעולות רגילות של תאים משתנות,

causing them to rapidly multiply and form growths called tumors.

מה שגורם להם להתרבות במהירות וליצור גדילות שנקראות גידולים.

Treatments like radiation, chemotherapy, and immunotherapy

טיפולים כמו קרינה, כימותרפיה, ואימונו תרפיה

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

מנסים להרוג תאים סרטניים, אבל יכולים להשפיע על כל הגוף

and disrupt healthy tissues in the process.

ולהפריע לרקמות בריאות בתהליך.

However, some bacteria like E. coli

עם זאת, לכמה בקטריות כמו אי קולי

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

יש יתרון יחודי של להיות מסוגלות לגדול סלקטיבית בתוך גידולים.

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

למעשה, לב הגידול יוצר סביבה אידיאלית

where they can safely multiply, hidden from immune cells.

שם הם יכולים להשתכפל בבטחה חבויים מתאי החיסון.

Instead of causing infection,

במקום לגרום להדבקה,

bacteria can be reprogrammed to carry cancer-fighting drugs,

בקטריות יכולות להיות מתוכנתות מחדש לשאת תרופות נלחמות בסרטן,

acting as Trojan Horses that target the tumor from within.

שפועלות כמו סוס טרויאני שמטווח את הגידול מבפנים.

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

הרעיון של תכנות בקטריות לחוש ולהגיב בדרכים חדשניות

is a major focus of a field called Synthetic Biology.

הוא מוקד עיקרי בתחום שנקרא ביולוגיה סינטטית.

But how can bacteria be programmed?

אבל איך בקטריה יכולה להיות מתוכנתת?

The key lies in manipulating their DNA.

המפתח נמצא בשינוי ה DNA.

By inserting particular genetic sequences into bacteria,

על ידי הכנסת רצפים גנטיים מסויימים לבקטריה,

they can be instructed to synthesize different molecules,

הן יכולות לקבל הוראות לסנטז מולקולות שונות,

including those that disrupt cancer growth.

כולל אלו שמפריעות לסרטן לגדול.

They can also be made to behave in very specific ways

אפשר לגרום להן גם להתנהג בדרכים מאוד מסויימות

with the help of biological circuits.

בעזרת מעגלים ביולוגיים.

These program different behaviors depending on the presence, absence,

אלה מתכנתים התנהגויות שונות בהתבסס על הנוכחות, ההעדרות,

or combination of certain factors.

או הצרוף של גורמים מסויימים.

For example, tumors have low oxygen and pH levels

לדוגמה, לגידולים יש רמות נמוכות של חמצן וחומציות

and over-produce specific molecules.

ומייצרות בעודף מולקולות מסוימות.

Synthetic biologists can program bacteria to sense those conditions,

ביולוגים סינטטיים יכולים לתכנת בקטריות לחוש את המצבים האלה,

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

ובכך, להגיב לגידולים בעודם נמנעים מרקמות בריאות.

One type of biological circuit,

סוג אחד של מעגלים ביולוגיים, שידועים כמעגלי ליסיס מסונכרנים, או SLC,

known as a synchronized lysis circuit, or SLC,

allows bacteria to not only deliver medicine,

מאפשרים לבקטריות לא רק לספק תרופות, אלא לעשות זאת גם בתזמון קבוע.

but to do so on a set schedule.

First, to avoid harming healthy tissue,

ראשית, כדי להמנע מפגיעה ברקמות הבריאות,

production of anti-cancer drugs begins as bacteria grow,

יצור של תרופות נוגדות סרטן מתחיל כשבקטריות גדלות,

which only happens within the tumor itself.

מה שקורה רק בתוך הגידול עצמו.

Next, after they’ve produced the drugs,

ואז, אחרי שהן יצרו את התרופות,

a kill-switch causes the bacteria to burst

מתג הרג גורם לבקטריה להתבקע

when they reach a critical population threshold.

כשהן מגיעות לסף אוכלוסיה קריטי.

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

זה גם משחרר את התרופה ומפחית את אוכלוסיית הבקטריות.

However, a certain percentage of the bacteria remain alive

עם זאת, אחוז מסויים של הבקטריות נותר חי

to replenish the colony.

כדי לחדש את המושבה.

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

לבסוף המספרים שלהן גדלים מספיק כדי לעורר את מתג ההרג שוב,

and the cycle continues.

והמחזור ממשיך.

This circuit can be fine-tuned to deliver drugs

המעגל הזה יכול להיות מכוונן כדי לספק תרופות בכל תדירות שנדרשת

on whatever periodic schedule is best to fight the cancer.

כדי להלחם בסרטן בצורה מיטבית.

This approach has proven promising in scientific trials using mice.

הגישה הזו הוכחה כמבטיחה בניסויים קליניים בעכברים.

Not only were scientists able to successfully eliminate lymphoma tumors

לא רק שהמדענים היו מסוגלים לחסל ביעילות גידולי לימפומה

injected with bacteria,

שמוזרקים להם בקטריות, אלא שההזרקה גם מעוררת את מערכת החיסון,

but the injection also stimulated the immune system,

priming immune cells to identify and attack untreated lymphomas

מה שמכין את תאי החיסון לזהות ולתקוף את הלימפומה הלא מטופלת

elsewhere in the mouse.

במקומות אחרים בעכבר.

Unlike many other therapies,

בניגוד להרבה תרופות אחרות, בקטריות לא מטווחות סוג מסויים של סרטן,

bacteria don’t target a specific type of cancer,

but rather the general characteristics shared by all solid tumors.

אלא את התכונות הכלליות שכל תאי הסרטן המוצקים חולקים.

Nor are programmable bacteria limited to simply fighting cancer.

בקטריות מתוכנתות גם אינן מוגבלות למלחמה בסרטן בלבד,

Instead, they can serve as sophisticated sensors

אלא, הן יכולות לשמש כגלאים מורכבים

that monitor sites of future disease.

שמנטרים מיקומים של מחלות עתידיות.

Safe probiotic bacteria could perhaps lie dormant within our guts,

בקטריות פרוביוטיות בטוחות יוכלו אולי לנוח רדומות בתוך המעיים שלנו,

where they’d detect, prevent, and treat disorders

שם הם מזהות, מונעות, ומטפלות בהפרעות

before they have the chance to cause symptoms.

לפני שיש להן הזדמנות לגרום לסימפטומים.

Advances in technology have created excitement around a future

התקדמויות בטכנולוגיה יצרו התרגשות סביב העתיד

of personalized medicine driven by mechanical nanobots.

של רפואה מותאמת אישית שמונעת על ידי ננו בוטים מכאניים.

But thanks to billions of years of evolution

אבל הודות למיליארדי שנים של אבולוציה

we may already have a starting point

אולי יש לנו כבר נקודת התחלה

in the unexpectedly biological form of bacteria.

בצורה הביולוגית הלא צפויה של בקטריות.

Add synthetic biology to the mix,

הוסיפו את הביולוגיה הסינטטית למערכה,

and who knows what might soon be possible.

ומי יודע מה יהיה אפשרי בקרוב.