Модифицированные бактерии-пробиотики помогают обнаружить раковые метастазы в печени.

Многие виды рака, включая рак поджелудочной железы и некоторые кишечные опухоли, при метастазировании особенно любят забираться в печень. Не надо объяснять, чем это грозит, но беды можно избежать, если вовремя обнаружить вторичный раковый очаг и избавиться от него. Печень хорошо регенерирует, и потому может легко перенести операцию и удаление больного кусочка ткани. Важно только обнаружить злокачественное образование как можно раньше – ведь чем раньше его из печени вырежут, тем лучше для больного.

Кишечная палочка может стать хорошим инструментом для ранней диагностики рака. (Фото Dr. Stanley Flegler / Visuals Unlimited / Corbis.)

Клетки рака молочной железы, метастазировавшие в печень. (Фото Callista Images / cultura / Corbis.)

Достаточно простой способ ранней диагностики рака – с помощью пробиотика и анализа мочи – описывают в своей статье в Science Translational Medicine сотрудники Массачусетского технологического института. Напомним, что пробиотиками называют микроорганизмы, используемые в терапевтических целях, например, для восстановления микрофлоры кишечника.

 С другой стороны, довольно давно известно, что бактерии любят раковые опухоли: во-первых, там много питательных веществ, во-вторых, злокачественные клетки стараются обмануть, ослабить иммунитет там, где они живут, что опять же на руку микробам. Но для самой опухоли бактерии – совсем нежеланный гость, и ещё 200 лет назад врачи заметили, что инфекция может уменьшить раковую опухоль, а то и вовсе избавить больного от рака. Не так давно мы писали об экспериментах исследователей из Университета Джонса Хопкинса, которым удалось с помощь почвенной клостридии Clostridium novyi подавить развитие опухолей у нескольких онкобольных собак и одного человека.

В своей работе Сангита Бхатиа (Sangeeta Bhatia) и её коллеги использовали кишечную палочку с модифицированным геном lacZ. Фермент, кодируемый lacZ, расщепляет дисахарид лактозу на моносахара глюкозу и галактозу, но на сей раз он должен был расщеплять галактозу, соединённую с люминесцентным белком люциферином. Бактерии, расщепляя такую химерную молекулу, освобождали люциферин, который в скором времени оказывался в моче, где его легко можно было обнаружить с помощью фермента люциферазы: она окисляла люциферин с испусканием света.

Тест довольно простой: модифицированными бактериями в наши дни уже никого не удивить, а люциферазная реакция стала одной из самых распространённых лабораторных процедур, реагенты для неё дёшевы и доступны. Оставались два вопроса: как ввести бактерии в организм и как они будут себя в нём вести. Было решено, что бактериальный препарат должен быть таким, что его нужно будет просто глотать, как обычный пробиотик, для чего был выбран штамм кишечной палочки, который часто используют при проблемах с желудочно-кишечным трактом.

Эксперименты с мышами показали, что модифицированные кишечные палочки не обращали внимания не только на здоровые органы, но и на опухоли – если только они не были в печени. В неё они попадали, очевидно, прямо из пищеварительного тракта, через воротную вену. Это не значит, что бактерий больше нигде не было, просто печёночные опухоли они особенно любили, и здесь их оказывалось настолько много, что они могли произвести достаточное количество люминесцирующего белка, который выделялся с мочой. (Ещё раз подчеркнём, что в здоровой печени клетки кишечной палочки не скапливались.)

Если мыши после того, как её накормили бактериями, вводили молекулу-детектор и после не видели никакого сигнала в моче, значит, в печени не было никаких метастазов, если же моча начинала светиться в люциферазной реакции – значит, в печень появились вторичные опухоли. Так и получилось, что пробиотические бактерии стали специфичным тестом на рак печени. И ответ на вопрос, поставленный в заголовке («Можно ли определить рак по анализу мочи»), звучит так: можно, если это рак печени и если больного накормить специальными микробами.

Бактерии и люциферазная реакция позволяют обнаружить злокачественные образования размером один кубический миллиметр, что делает такой метод самым чувствительным из существующих (ни компьютерная, ни магнитно-резонансная томография, если речь идёт о печени, настолько небольшие опухоли увидеть не могут). В самом ближайшем будущем полученные данные попробуют проверить в клинических испытаниях с онкобольными пациентами. Вместе с тем другие исследователей призывают авторов работы не останавливаться на достигнутом: так, Андреа Калифано (Andrea Califano) из Колумбийского университета предлагает внести в бактерии добавочные модификации, которые позволили бы им разрушать опухолевые клетки – чтобы кишечная палочка помогала не только обнаруживать рак, но и уничтожать его.