Hacking bacteria to fight cancer - Tal Danino

Tradutor: Maurício Kakuei Tanaka Revisor: Leonardo Silva

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

Em 1884, a sorte de um paciente parecia ir de mal a pior.

This patient had a rapidly growing cancer in his neck,

Esse paciente teve um câncer em rápido crescimento no pescoço

and then came down with an unrelated bacterial skin infection.

e depois adoeceu com uma infecção bacteriana de pele sem relação.

But soon, something unexpected happened:

Mas logo, algo inesperado aconteceu:

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

quando ele se recuperou da infecção, o câncer também começou a regredir.

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

Quando um médico chamado William Coley localizou o paciente sete anos depois,

no visible signs of the cancer remained.

não havia mais sinais visíveis do câncer.

Coley believed something remarkable was happening:

Coley acreditava que estava acontecendo algo extraordinário:

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

a infecção bacteriana havia estimulado o sistema imunológico do paciente

to fight off the cancer.

a combater o câncer.

Coley’s fortunate discovery led him to pioneer

A feliz descoberta de Coley o levou ao pioneirismo

the intentional injection of bacteria to successfully treat cancer.

na injeção intencional de bactérias para tratar com êxito o câncer.

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

Mais de um século depois,

biólogos sintéticos encontraram uma maneira ainda melhor

to use these once unlikely allies—

de usar esses aliados, antes improváveis,

by programming them to safely deliver drugs directly to tumors.

programando-os para fornecer medicamentos com segurança diretamente aos tumores.

Cancer occurs when normal functions of cells are altered,

O câncer ocorre quando as funções normais das células são alteradas,

causing them to rapidly multiply and form growths called tumors.

fazendo-as se multiplicarem rapidamente e formarem abcessos chamados tumores.

Treatments like radiation, chemotherapy, and immunotherapy

Tratamentos como radiação, quimioterapia e imunoterapia

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

tentam matar células malignas,

mas podem afetar todo o corpo e alterar tecidos saudáveis no processo.

and disrupt healthy tissues in the process.

However, some bacteria like E. coli

No entanto, algumas bactérias, como a E. coli,

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

têm a vantagem única de conseguir crescer seletivamente dentro de tumores.

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

Na realidade, o núcleo de um tumor forma um ambiente ideal

where they can safely multiply, hidden from immune cells.

no qual conseguem se multiplicar com segurança,

escondidas das células imunológicas.

Instead of causing infection,

Em vez de causar infecção,

bacteria can be reprogrammed to carry cancer-fighting drugs,

as bactérias podem ser reprogramadas

para transportar medicamentos contra o câncer,

acting as Trojan Horses that target the tumor from within.

agindo como cavalos de Tróia que atacam o tumor por dentro.

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

Essa ideia de programar bactérias

para detectar e reagir de maneiras inovadoras

is a major focus of a field called Synthetic Biology.

é o foco principal de um campo chamado Biologia Sintética.

But how can bacteria be programmed?

Mas como as bactérias podem ser programadas?

The key lies in manipulating their DNA.

A chave está na manipulação de seu DNA.

By inserting particular genetic sequences into bacteria,

Ao inserir sequências genéticas específicas nas bactérias,

they can be instructed to synthesize different molecules,

elas podem ser instruídas a sintetizar moléculas diferentes,

including those that disrupt cancer growth.

inclusive aquelas que interrompem o crescimento do câncer.

They can also be made to behave in very specific ways

Elas também podem ser criadas para se comportar de modo muito específico

with the help of biological circuits.

com a ajuda de circuitos biológicos,

These program different behaviors depending on the presence, absence,

que programam comportamentos diferentes,

dependendo da presença, ausência ou combinação de certos fatores.

or combination of certain factors.

For example, tumors have low oxygen and pH levels

Por exemplo, tumores apresentam baixos níveis de oxigênio e pH

and over-produce specific molecules.

e produzem em excesso moléculas específicas.

Synthetic biologists can program bacteria to sense those conditions,

Biólogos sintéticos conseguem programar bactérias para detectar essas condições

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

e, ao fazer isso, reagir a tumores sem afetar tecidos saudáveis.

One type of biological circuit,

Um tipo de circuito biológico,

known as a synchronized lysis circuit, or SLC,

conhecido como circuito de lise sincronizado, ou SLC,

allows bacteria to not only deliver medicine,

permite que as bactérias não apenas forneçam medicamentos,

but to do so on a set schedule.

mas que façam isso em um horário definido.

First, to avoid harming healthy tissue,

Primeiro, para evitar danos a tecidos saudáveis,

production of anti-cancer drugs begins as bacteria grow,

a produção de medicamentos anticâncer começa à medida que as bactérias crescem,

which only happens within the tumor itself.

o que ocorre apenas dentro do próprio tumor.

Next, after they’ve produced the drugs,

Em seguida, após a produção dos medicamentos,

a kill-switch causes the bacteria to burst

um interruptor faz com que as bactérias explodam

when they reach a critical population threshold.

ao atingir um limite crítico da população.

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

Isso libera o medicamento e diminui a população de bactérias.

However, a certain percentage of the bacteria remain alive

No entanto, uma certa porcentagem das bactérias permanece viva

to replenish the colony.

para repovoar a colônia.

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

Por fim, sua quantidade aumenta o bastante para acionar o interruptor novamente,

and the cycle continues.

e o ciclo continua.

This circuit can be fine-tuned to deliver drugs

Esse circuito pode ser ajustado para fornecer medicamentos

on whatever periodic schedule is best to fight the cancer.

em qualquer horário periódico que seja melhor para combater o câncer.

This approach has proven promising in scientific trials using mice.

Essa abordagem se mostrou promissora em ensaios científicos com camundongos.

Not only were scientists able to successfully eliminate lymphoma tumors

Os cientistas não apenas conseguiram eliminar com sucesso

os tumores de linfoma injetados com bactérias,

injected with bacteria,

but the injection also stimulated the immune system,

como também a injeção estimulou o sistema imunológico,

priming immune cells to identify and attack untreated lymphomas

preparando as células imunológicas

para identificar e atacar linfomas não tratados

elsewhere in the mouse.

em outras partes do camundongo.

Unlike many other therapies,

Ao contrário de muitas outras terapias,

bacteria don’t target a specific type of cancer,

as bactérias não têm como alvo um tipo específico de câncer,

but rather the general characteristics shared by all solid tumors.

mas, sim, as características gerais

compartilhadas por todos os tumores sólidos.

Nor are programmable bacteria limited to simply fighting cancer.

As bactérias programáveis também não estão limitadas ao simples combate ao câncer.

Instead, they can serve as sophisticated sensors

Em vez disso, elas podem servir como sensores sofisticados

that monitor sites of future disease.

que monitoram locais de futuras doenças.

Safe probiotic bacteria could perhaps lie dormant within our guts,

As bactérias probióticas seguras

podem talvez estar dormentes dentro de nossas entranhas,

where they’d detect, prevent, and treat disorders

onde detectam, previnem e tratam doenças

before they have the chance to cause symptoms.

antes que tenham a chance de causar sintomas.

Advances in technology have created excitement around a future

Os avanços da tecnologia criaram entusiasmo em torno de um futuro

of personalized medicine driven by mechanical nanobots.

da medicina personalizada impulsionada por nanorrobôs mecânicos.

But thanks to billions of years of evolution

Mas, graças a bilhões de anos de evolução,

we may already have a starting point

já podemos ter um ponto de partida

in the unexpectedly biological form of bacteria.

na inesperada forma biológica de bactérias.

Add synthetic biology to the mix,

Adicione biologia sintética à mistura,

and who knows what might soon be possible.

e quem sabe o que será possível em breve.