Hacking bacteria to fight cancer - Tal Danino

Translator: Trang Nguyen Reviewer: Yen Nhi Ta Nguyen

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

Năm 1884, có vẻ như nữ thần may mắn đang từ bỏ một bệnh nhân.

This patient had a rapidly growing cancer in his neck,

Bệnh nhân này có một khối u ở cổ đang tiến triển nhanh chóng,

and then came down with an unrelated bacterial skin infection.

và tệ hơn, anh còn bị nhiễm trùng da ở những vị trí khác.

But soon, something unexpected happened:

Nhưng chẳng bao lâu, một chuyện bất ngờ đã xảy ra:

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

khi tình trạng nhiễm trùng vừa khỏi, thì căn bệnh ung thư cũng dần suy giảm.

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

Bảy năm sau, khi bác sĩ William Coley đánh giá lại tình trạng của anh ta

no visible signs of the cancer remained.

thì không còn bất kỳ dấu hiệu nào của ung thư.

Coley believed something remarkable was happening:

Coley tin rằng một điều đáng kinh ngạc đã xảy ra:

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

đó là tình trạng nhiễm trùng đã kích thích hệ miễn dịch của bệnh nhân

to fight off the cancer.

chống lại ung thư.

Coley’s fortunate discovery led him to pioneer

Phát hiện may mắn đã khiến Coley trở thành người tiên phong

the intentional injection of bacteria to successfully treat cancer.

trong việc điều trị dứt điểm ung thư bằng cách tiêm vi khuẩn có chủ ý.

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

Hơn một thế kỷ sau, các nhà sinh học tổng hợp đã tìm thấy một cách còn tốt hơn

to use these once unlikely allies—

trong việc sử dụng những đồng minh không ngờ tới này -

by programming them to safely deliver drugs directly to tumors.

đó là lập trình chúng để vận chuyển thuốc một cách an toàn và chính xác đến khối u.

Cancer occurs when normal functions of cells are altered,

Ung thư xảy ra khi những chức năng bình thường của tế bào bị thay đổi,

causing them to rapidly multiply and form growths called tumors.

khiến chúng nhân lên nhanh chóng và tiến triển thành khối u.

Treatments like radiation, chemotherapy, and immunotherapy

Việc sử dụng các phương pháp trị liệu như xạ trị, hóa trị và liệu pháp miễn dịch

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

nhằm tiêu diệt các tế bào ác tính, nhưng có thể ảnh hưởng đến toàn bộ cơ thể

and disrupt healthy tissues in the process.

và hủy hoại các mô khỏe mạnh trong quá trình điều trị.

However, some bacteria like E. coli

Tuy nhiên một số vi khuẩn như E. coli

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

có một khả năng đặc biệt là phát triển có chọn lọc bên trong khối u.

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

Trên thực tế, trung tâm của khối u tạo ra một môi trường lý tưởng

where they can safely multiply, hidden from immune cells.

để chúng có thế nhân lên an toàn, tránh khỏi các tế bào miễn dịch.

Instead of causing infection,

Thay vì gây ra nhiễm khuẩn,

bacteria can be reprogrammed to carry cancer-fighting drugs,

vi khuẩn có thể được tái lập trình để mang theo thuốc trị ung thư

acting as Trojan Horses that target the tumor from within.

có chức năng như con ngựa thành Troy với mục tiêu là thâm nhập vào trong khối u.

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

Ý tưởng về việc lập trình vi khuẩn để phát hiện và phản ứng theo những cách mới lạ

is a major focus of a field called Synthetic Biology.

là trọng tâm của lĩnh vực Sinh học Tổng hợp.

But how can bacteria be programmed?

Nhưng làm cách nào để lập trình vi khuẩn?

The key lies in manipulating their DNA.

Mấu chốt nằm ở việc điều khiển DNA vi khuẩn.

By inserting particular genetic sequences into bacteria,

Bằng việc chèn một trình tự gen đặc biệt vào vi khuẩn,

they can be instructed to synthesize different molecules,

làm chúng có thể tổng hợp nên nhiều loại phân tử,

including those that disrupt cancer growth.

kể cả những loại có thể phá hủy quá trình tiến triển bệnh ung thư.

They can also be made to behave in very specific ways

Chúng cũng có thể được điều chỉnh để hoạt động theo những cách thức riêng

with the help of biological circuits.

nhờ vào các mạch sinh học.

These program different behaviors depending on the presence, absence,

Chúng có tác dụng thay đổi cách thức hoạt động tùy vào sự hiện diện, vắng mặt,

or combination of certain factors.

hoặc kết hợp của những yếu tố nhất định.

For example, tumors have low oxygen and pH levels

Ví dụ, các khối u có nồng độ ô-xi và pH thấp

and over-produce specific molecules.

và sản xuất quá mức một số phân tử nhất định.

Synthetic biologists can program bacteria to sense those conditions,

Nhà sinh học tổng hợp có thể lập trình vi khuẩn nhận biết được tình trạng trên,

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

và như vậy chúng sẽ đáp ứng lại khối u mà không ảnh hưởng đến các mô bình thường.

One type of biological circuit,

Một loại mạch sinh học

known as a synchronized lysis circuit, or SLC,

có khả năng ly giải đồng bộ, gọi tắt là SLC,

allows bacteria to not only deliver medicine,

cho phép vi khuẩn vận chuyển thuốc

but to do so on a set schedule.

theo một lịch trình đã được thiết lập sẵn.

First, to avoid harming healthy tissue,

Đầu tiên, để tránh tổn thương các mô khỏe mạnh,

production of anti-cancer drugs begins as bacteria grow,

quá trình sản xuất thuốc kháng ung thư chỉ được tiến hành khi vi khuẩn

which only happens within the tumor itself.

đã xâm nhập và bắt đầu phát triển bên trong khối u.

Next, after they’ve produced the drugs,

Sau đó, ngay khi chúng đã tạo ra thuốc,

a kill-switch causes the bacteria to burst

chế độ tự tiêu diệt sẽ được kích hoạt để ngăn ngừa sự bùng nổ

when they reach a critical population threshold.

ngay khi số lượng của chúng chạm ngưỡng.

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

Chế độ này vừa giúp phóng thích thuốc, vừa làm giảm số lượng vi khuẩn.

However, a certain percentage of the bacteria remain alive

Tuy nhiên, một tỉ lệ vi khuẩn nhất định vẫn còn sống

to replenish the colony.

để khôi phục dân số của chúng.

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

Cứ như vậy số lượng vi khuẩn tăng lên đủ để kích hoạt chế độ tự tiêu diệt lần nữa,

and the cycle continues.

và vòng tuần hoàn lại tiếp tục.

This circuit can be fine-tuned to deliver drugs

Chương trình này có thể điều chỉnh để cung cấp thuốc

on whatever periodic schedule is best to fight the cancer.

theo bất kỳ lịch trình nào tốt nhất để tiêu diệt khối u.

This approach has proven promising in scientific trials using mice.

Phương pháp đầy hứa hẹn này đã được thử nghiệm trên chuột.

Not only were scientists able to successfully eliminate lymphoma tumors

Các nhà khoa học không chỉ loại bỏ thành công khối u lympho

injected with bacteria,

bằng cách tiêm vi khuẩn vào khối u,

but the injection also stimulated the immune system,

mà mũi tiêm này còn kích thích hệ miễn dịch,

priming immune cells to identify and attack untreated lymphomas

giúp tế bào miễn dịch nhận diện và tấn công các u lympho chưa được điều trị

elsewhere in the mouse.

ở những vị trí khác của chuột.

Unlike many other therapies,

Khác với những liệu pháp khác,

bacteria don’t target a specific type of cancer,

vi khuẩn không nhắm vào một loại ung thư cụ thể,

but rather the general characteristics shared by all solid tumors.

mà chúng tấn công tất cả các khối u rắn có chung đặc điểm.

Nor are programmable bacteria limited to simply fighting cancer.

Liệu pháp lập trình vi khuẩn không chỉ giới hạn trong điều trị ung thư.

Instead, they can serve as sophisticated sensors

Mà liệu pháp này còn được xem như những cảm biến tinh vi

that monitor sites of future disease.

trong việc theo dõi bệnh tật trong tương lai.

Safe probiotic bacteria could perhaps lie dormant within our guts,

Các lợi khuẩn có thể sống dưới dạng bất hoạt trong đường ruột của chúng ta,

where they’d detect, prevent, and treat disorders

nơi chúng sẽ phát hiện, ngăn chặn và điều trị các rối loạn

before they have the chance to cause symptoms.

trước khi các bệnh này biểu hiện thành triệu chứng.

Advances in technology have created excitement around a future

Những tiến bộ trong công nghệ đang tạo ra một tương lai đầy hứa hẹn

of personalized medicine driven by mechanical nanobots.

của việc cá thể hóa điều trị bằng cách sử dụng các robot siêu nhỏ.

But thanks to billions of years of evolution

Nhờ vào hàng tỉ năm tiến hóa

we may already have a starting point

chúng ta có thể đã nắm giữ khởi điểm

in the unexpectedly biological form of bacteria.

là hình thái sinh học không ngờ tới của vi khuẩn.

Add synthetic biology to the mix,

Và khi kết hợp thêm với sinh học tổng hợp,

and who knows what might soon be possible.

thì ai biết được điều bất ngờ gì sẽ sớm xảy ra.