Hacking bacteria to fight cancer - Tal Danino

Translator: Ayan Organization Reviewer: Daban Q Jaff

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

لە ١٨٨٤، بارودۆخی نەخۆشێک ڕوی لە خراپ بوون بوو.

This patient had a rapidly growing cancer in his neck,

شێرپەنجەی گەشەکردووی خێرای هەبوو لە ملی دا،

and then came down with an unrelated bacterial skin infection.

و دواتر توشی هەوکردنی بەکتریایی پێست بوو.

But soon, something unexpected happened:

بەڵام دواتر، شتێکی چاوەڕوان نەکراو ڕوویدا:

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

کە هەوکردنەکەی نەما، هەروەها شێرپەنجەکەشی بەرەو کەمبوونەوە چوو.

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

پزیشکێک بە ناوی ویڵیام کۆڵێی بۆ ماوەی ٧ ساڵ چاودێری نەخۆشەکەی دەکرد،

no visible signs of the cancer remained.

هیچ نیشانەیەکی شێرپەنجەکە بوونی نەما.

Coley believed something remarkable was happening:

کۆڵێێ پێیوابوو شتێکی ناسروشتی ڕوودەدات:

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

کە هەوکردنی بەکتریایی پێستەکە سیستەمی بەرگری نەخۆشەکەی بەهێز و ئامادە کرد

to fight off the cancer.

بۆ ئەوەی لە دژی شێرپەنجەکە بجەنگێت.

Coley’s fortunate discovery led him to pioneer

گرنگی دۆزینەوەکەی کۆڵێی وای لێ کرد ببێتە پێشەنگ

the intentional injection of bacteria to successfully treat cancer.

کە بەکتریاکەی بەکارهێنا وەکو چارەسەرێکی سەرکەوتووی شێرپەنجە.

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

سەدەیەک دواتر، زانایانی زیندەزانی دەستکرد ڕێگەیەکی باشتریان دۆزییەوە

to use these once unlikely allies—

کە چارەسەرەکەیان پێشبینی نەکرابوو —

by programming them to safely deliver drugs directly to tumors.

بە پڕۆگرامکردنی بەکتریاکان بۆ گواستەنەوەی چارەسەر بەشێوەیەکی ڕاستەوخۆ بۆ وەرەمەکە.

Cancer occurs when normal functions of cells are altered,

کاتێک خانەکان گۆڕانکاریان بەسەردا دێت شێرپەنجە سەرهەڵدەدات،

causing them to rapidly multiply and form growths called tumors.

و دەبێتە هۆکاری گەشەی خێرایان پێیان دەڵێن وەرەم.

Treatments like radiation, chemotherapy, and immunotherapy

چارەسەرەکانی وەکو تیشک، دەرمانی کیمیایی، و کوتان

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

هەوڵی لە ناوبردنی خانە تووشبووەکان دەدەن، بەڵام کاریگەری خراپیش لەسەر تەواوی

and disrupt healthy tissues in the process.

لاشە دروست دەکەن و ڕێگری لە گەشەی تەندروستی شانەکان دەکەن.

However, some bacteria like E. coli

هەرچەندە، هەندێک بەکتریای وەکو ئی. کۆلای

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

سوودێکی ناوەزەیی هەیە کە دەتوانێت بەشێوەیەکی دیاریکراوی گەورەبێت لە وەرەمدا.

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

لە ڕاستیدا، ناوکی وەرەمێک ژینگەیەکی نموونەیی دروست دەکات

where they can safely multiply, hidden from immune cells.

دەتوانێت بەشێوەیەکی سەلامت چەند هێندەبێت، دوور لە خانەکانی بەرگری.

Instead of causing infection,

لەجیاتی ئەوەی ئاوا زیانی هەبێت،

bacteria can be reprogrammed to carry cancer-fighting drugs,

بەکتریا دەتوانرێت بەرنامەڕێژ بکرێتەوە بۆ ئەوەی چارەسەری نەخۆشی شێرپەنجە بکات،

acting as Trojan Horses that target the tumor from within.

وەکو ئەسپی تەڕوادە کە ئامانجەکەی بریتی دەبێت لە وەرەمەکان.

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

بیرۆکەی بەرنامەڕێژکردنی بەکتریا بۆ تێگەیشتن و وەڵامدانەوەی بە ڕێگە تازەکان

is a major focus of a field called Synthetic Biology.

جێگای سەرنجە و بەشێکە پێیدەڵێن زیندەزانی دەستکرد.

But how can bacteria be programmed?

بەڵام چۆن بەکتریا بەرنامەڕێژ دەکرێت؟

The key lies in manipulating their DNA.

وەڵامەکە بریتییە لە دەستکاریکردنی DNA.

By inserting particular genetic sequences into bacteria,

بە زیادکردنی زنجیرە جیناتێکی هاوبەش بۆ ناو بەکتریا،

they can be instructed to synthesize different molecules,

دەتوانرێت ئاڕاستە بکرێن بۆ پێکهێنانی گەردی جیاواز.

including those that disrupt cancer growth.

وەکو ئەو گەردانەی کە گەشەی خانە شێرپەنجەییەکان دەوەستێنن.

They can also be made to behave in very specific ways

دەتوانرێت وا درووست بکرێن کە بەتایبەتی مامەڵە بکەن

with the help of biological circuits.

ئەمەش بە یارمەتی سووڕی زیندەیی.

These program different behaviors depending on the presence, absence,

شێواز جیاوازی ئەم بەرنامانە دەوستێتە سەر هەبوون، نەبوون،

or combination of certain factors.

یان تێکەڵێک لەم فاکتەرانە.

For example, tumors have low oxygen and pH levels

بۆ نموونە، وەرەمەکان ڕێژەیەکی کەمی ئۆکسجین، ترشییەتی و

and over-produce specific molecules.

زۆر بەرهەمهێنانی گەردی تایبەتیان هەیە.

Synthetic biologists can program bacteria to sense those conditions,

زانایانی زیندەزانی دەتوانن بەکتریا پرۆگرام بکەن بۆ دەست نیشانکردنی ئەو بارودۆخانە،

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

بە ئەنجامدانی ئەمە، دەتوانن وەڵام بدەنە وەرەمەکان کاتێک پەردەی سەلامەت وازلێدێنن.

One type of biological circuit,

یەکێک لە جۆرەکانی سووڕی زیندەیی، ناسراوە بە SLC،

known as a synchronized lysis circuit, or SLC,

allows bacteria to not only deliver medicine,

دەتوانێت وا لە بەکتریاکان بکات تەنها. دەرمان نەگوازنەوە، بەڵکو پلانڕێژ بکرێن.

but to do so on a set schedule.

First, to avoid harming healthy tissue,

یەکەم، بۆ پاراستنی شانەی تەندروست،

production of anti-cancer drugs begins as bacteria grow,

ئەنجامی دەرمانە دژە-شێرپەنجەییەکە دەردەکەوێت بە گەورە بوونی بەکتریاکە.

which only happens within the tumor itself.

ئەمەش تەنها لە ناو خودی وەرەمەکەدا دەردەکەوێت.

Next, after they’ve produced the drugs,

دواتر، دوای ئەوەی کە دەرمانەکانیان دروست کرد،

a kill-switch causes the bacteria to burst

دوگمە-دەستپێک دەبێتە هۆکاری ئەوەی بەکتریاکە بیتەقێنێتەوە

when they reach a critical population threshold.

کاتێک دەگات بە ئاستێکی گرنگی کۆمەڵەکە.

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

سەرئەنجام دەرمانەکە بڵاو دەبێتەوە و ژمارەی بەکتریاکانیش کەم دەبنەوە.

However, a certain percentage of the bacteria remain alive

سەرەڕای ئەمەش، ڕێژەی کەمی بەکتریاکان بە زیندووی دەمێننەوە

to replenish the colony.

بۆ نوێکردنەوەی خانە بەکتریاییەکان.

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

وردە وردە ژمارەیان زیاد دەکات تاکو دەگەنە ئاستی پێویست بۆ تەقاندنی بەکتریاکە،

and the cycle continues.

و ئەم سوڕە بەردەوام دەبێت.

This circuit can be fine-tuned to deliver drugs

ئەم سوڕە دەکرێت باش ئاڕاستە بکرێت بۆ گواستنەوەی دەرمانەکەن لە هەر خولێکی خشتەکە

on whatever periodic schedule is best to fight the cancer.

باشترین شتە بۆ لەناوبردنی شێرپەنجە.

This approach has proven promising in scientific trials using mice.

ئەم ڕێگەی چارەسەرە تاقیکرایەوە و سەلمێندرا لەسەر مشکەکان.

Not only were scientists able to successfully eliminate lymphoma tumors

زانایان نەیانتوانی وەرەمی لیمفۆما بەسەرکەوتوویی لەناوبەرن

injected with bacteria,

بەکتریایان بەکارهێنا، بەڵام دەرزی لێدانەکە کاریگەری لە سیستەمی بەرگری کرد،

but the injection also stimulated the immune system,

priming immune cells to identify and attack untreated lymphomas

ئامادەکردنی خانە کوتراوەکان بۆ دیاریکردنی و هێرشکردنە سەر خانە توشبووەکان بە لیمفۆما

elsewhere in the mouse.

لەهەر شوێنێکی تری مشکەکەدا،

Unlike many other therapies,

بە پێچەوانەی چارەسەرەکانی تر، بەکتریا جۆرێکی تایبەت لە شێرپەنجە ناکاتە ئامانج،

bacteria don’t target a specific type of cancer,

but rather the general characteristics shared by all solid tumors.

بەڵام تایبەتمەندییە گشتییەکانی هەموو جۆرەکانی وەرەم دەکاتە ئامانج.

Nor are programmable bacteria limited to simply fighting cancer.

بەکتریای بەرنامەڕێژکراو تەنها بۆ لە ناوبردنی شێرپێنجە بەکار نایەن.

Instead, they can serve as sophisticated sensors

لە جیاتی ئەوە، دەتوانن وەکو هەستەوەری کاریگەر

that monitor sites of future disease.

کاربکەن بۆ چاودێریکردنی نەخۆشییەکانی داهاتوو.

Safe probiotic bacteria could perhaps lie dormant within our guts,

بەکتریایی سودبەخشی ناو خۆراک دەکرێت چالاک نەبێت لەناو بۆڕی خواردنماندا،

where they’d detect, prevent, and treat disorders

کە ئەرکیان دیاریکردن، ڕێگریکردن، و چارەسەرکردنی شێواوییە

before they have the chance to cause symptoms.

پێش ئەوەی نیشانەکانی نەخۆشی سەرهەڵبدەن.

Advances in technology have created excitement around a future

بەرەوپێشچوونی تەکنەلۆجیا کاریگەری گرنگی دروست کردووە لەسەر داهاتوو

of personalized medicine driven by mechanical nanobots.

بەجۆرێک چارەسەری پزیشکی لەڕێگەی ڕۆبۆتی میکانیکییەوە دەبێت.

But thanks to billions of years of evolution

بەڵام سوپاس بۆ بلیۆنان ساڵی پەرەسەندن

we may already have a starting point

کە خاڵی دەستپێکمان هەیە

in the unexpectedly biological form of bacteria.

لە شێوەی بەکتریایی چاوەڕوان نەکراوی زیندەیی.

Add synthetic biology to the mix,

زیندەزانی دەستکرد زیاد بکە بۆ ڕەچەتەکە،

and who knows what might soon be possible.

کێ دەزانێت کە چی بەم نزیکانە ڕوودەدات.