Hacking bacteria to fight cancer - Tal Danino

Tłumaczenie: Paulina Kaniewska Korekta: Ola Królikowska

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

W 1884 roku poważny stan pewnego pacjenta stale się pogarszał.

This patient had a rapidly growing cancer in his neck,

Mężczyźnie, który miał na szyi szybko rosnący guz złośliwy,

and then came down with an unrelated bacterial skin infection.

przyplątało się jeszcze bakteryjne zapalenie skóry.

But soon, something unexpected happened:

Wkrótce potem stało się coś, czego nikt się nie spodziewał.

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

Jak tylko pacjent zwalczył infekcję, nowotwór zaczął się cofać.

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

Kiedy 7 lat później lekarz William Coley odszukał mężczyznę,

no visible signs of the cancer remained.

po guzie nie było śladu.

Coley believed something remarkable was happening:

Coley wierzył, że jest świadkiem czegoś niezwykłego.

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

Infekcja bakteryjna pobudziła układ odpornościowy pacjenta

to fight off the cancer.

do zwycięskiej walki z rakiem.

Coley’s fortunate discovery led him to pioneer

To szczęśliwe odkrycie uczyniło Coleya pionierem nowej metody

the intentional injection of bacteria to successfully treat cancer.

polegającej na wstrzykiwaniu bakterii pacjentom onkologicznym.

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

Ponad sto lat później biolodzy syntetyczni odkryli jeszcze lepszy sposób,

to use these once unlikely allies—

żeby pozyskać dla sprawy tych nieoczekiwanych sprzymierzeńców.

by programming them to safely deliver drugs directly to tumors.

Zaprogramowali bakterie tak, żeby mogły dostarczać leki bezpośrednio do guzów.

Cancer occurs when normal functions of cells are altered,

Nowotwór złośliwy zaburza normalne funkcjonowanie komórek,

causing them to rapidly multiply and form growths called tumors.

zmuszając je do szybkich podziałów i tworzenia narośli zwanych guzami.

Treatments like radiation, chemotherapy, and immunotherapy

Metody leczenia takie jak naświetlanie, chemioterapia czy immunoterapia

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

mają na celu zniszczenie komórek rakowych, ale oddziałują na cały organizm,

and disrupt healthy tissues in the process.

niszcząc także zdrowe tkanki.

However, some bacteria like E. coli

Niektóre bakterie, na przykład E. coli,

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

mają unikalną zdolność rozwijania się wewnątrz nowotworów.

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

Guz stanowi dla nich doskonałe środowisko,

where they can safely multiply, hidden from immune cells.

gdzie mogą mnożyć się w najlepsze ukryte przed komórkami układu odpornościowego.

Instead of causing infection,

Zamiast wywoływać infekcje

bacteria can be reprogrammed to carry cancer-fighting drugs,

odpowiednio przeprogramowane bakterie przenoszą leki przeciwnowotworowe

acting as Trojan Horses that target the tumor from within.

i jak konie trojańskie atakują guzy od środka.

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

Programowanie bakterii do odbierania nowych bodźców i reagowania w nowy sposób

is a major focus of a field called Synthetic Biology.

jest głównym przedmiotem zainteresowania biologii syntetycznej.

But how can bacteria be programmed?

Ale jak zaprogramować bakterie?

The key lies in manipulating their DNA.

Odpowiedzią okazuje się manipulacja genetyczna.

By inserting particular genetic sequences into bacteria,

Wprowadzając do wnętrza bakterii pewne sekwencje genetyczne,

they can be instructed to synthesize different molecules,

można sprawić, żeby mikroorganizmy zsyntetyzowały różne cząsteczki,

including those that disrupt cancer growth.

w tym takie, które zakłócają rozwój raka.

They can also be made to behave in very specific ways

Bakterie można też zmusić, żeby zachowywały się w określony sposób,

with the help of biological circuits.

używając do tego układów biologicznych.

These program different behaviors depending on the presence, absence,

Programują one różne zachowania

zależnie od tego, czy pewne czynniki są, czy ich nie ma albo czy występują łącznie.

or combination of certain factors.

For example, tumors have low oxygen and pH levels

Na przykład nowotwory cechują się niskimi poziomami tlenu i pH

and over-produce specific molecules.

oraz nadprodukcją określonych cząsteczek.

Synthetic biologists can program bacteria to sense those conditions,

Biolodzy syntetyczni mogą zaprogramować bakterie

do wykrywania tych warunków,

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

żeby atakowały nowotwory, a zdrowe tkanki pozostawiały nietknięte.

Układ biologiczny zsynchronizowanego rozpadu komórek bakteryjnych, czyli SLC,

One type of biological circuit,

known as a synchronized lysis circuit, or SLC,

allows bacteria to not only deliver medicine,

każe bakteriom dostarczać lek do guza

but to do so on a set schedule.

zgodnie z ustalonym harmonogramem.

First, to avoid harming healthy tissue,

Żeby nie uszkodzić zdrowych tkanek,

produkcja leku przeciwnowotworowego rusza, kiedy bakterie zaczynają się namnażać,

production of anti-cancer drugs begins as bacteria grow,

which only happens within the tumor itself.

co ma miejsce dopiero wewnątrz nowotworu.

Next, after they’ve produced the drugs,

Następnie kiedy leki są już gotowe,

a kill-switch causes the bacteria to burst

uruchamia się tak zwany włącznik śmierci, który niszczy bakterie,

when they reach a critical population threshold.

ilekroć ich liczebność przekroczy wartość krytyczną.

Lek zostaje uwolniony, a populacja bakterii zdziesiątkowana.

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

However, a certain percentage of the bacteria remain alive

Jednak część z nich przeżywa,

to replenish the colony.

dzięki czemu kolonia może się odrodzić.

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

Kiedy wzrost liczby bakterii ponownie uruchamia włącznik śmierci,

and the cycle continues.

cykl się powtarza.

This circuit can be fine-tuned to deliver drugs

Układ może zostać tak dostrojony, żeby dostarczać leki

on whatever periodic schedule is best to fight the cancer.

z częstotliwością najwłaściwszą do zwalczania raka.

This approach has proven promising in scientific trials using mice.

Podejście to przyniosło obiecujące wyniki w testach klinicznych na myszach.

Not only were scientists able to successfully eliminate lymphoma tumors

Naukowcom udało się zlikwidować chłoniaki wstrzyknięte myszom wraz z bakteriami.

injected with bacteria,

but the injection also stimulated the immune system,

Zastrzyk wzmocnił też układ odpornościowy,

priming immune cells to identify and attack untreated lymphomas

ucząc jego komórki wykrywać i zwalczać nieleczone chłoniaki

elsewhere in the mouse.

w organizmie myszy.

Unlike many other therapies,

W przeciwieństwie do innych terapii

bacteria don’t target a specific type of cancer,

ta nie bierze na cel konkretnego nowotworu,

but rather the general characteristics shared by all solid tumors.

ale jest ukierunkowana na cechy wspólne wszystkich guzów litych.

Nor are programmable bacteria limited to simply fighting cancer.

Zastosowania modyfikowanych genetycznie bakterii są szersze niż walka z rakiem.

Instead, they can serve as sophisticated sensors

Można je też wykorzystywać jako zaawansowane czujniki monitorujące,

that monitor sites of future disease.

gdzie w przyszłości może się rozwinąć choroba.

Safe probiotic bacteria could perhaps lie dormant within our guts,

Może niegroźne bakterie probiotyczne mogłyby pozostać w jelitach uśpione

where they’d detect, prevent, and treat disorders

i tam zapobiegać chorobom, wykrywać je i leczyć

before they have the chance to cause symptoms.

jeszcze przed wystąpieniem pierwszych objawów.

Advances in technology have created excitement around a future

Postęp technologiczny sprawił, że spersonalizowana medycyna

of personalized medicine driven by mechanical nanobots.

i mechaniczne nanoboty są na wyciągnięcie ręki.

But thanks to billions of years of evolution

Jednak dzięki miliardom lat ewolucji

we may already have a starting point

już teraz możemy mieć punkt wyjścia,

in the unexpectedly biological form of bacteria.

który nieoczekiwanie przyjął biologiczną formę bakterii.

Add synthetic biology to the mix,

Dodajmy do tego biologię syntetyczną

and who knows what might soon be possible.

i kto wie, co jeszcze stanie się możliwe w niedalekiej przyszłości.