Модифицированные микробы ловят в кишечнике человеческую ДНК с опасными мутациями, чтобы потом предъявить её в диагностическом тесте.

Любую болезнь лучше диагностировать как можно раньше, но для онкологических заболеваний это особенно важно. Однако опухоли обычно обнаруживают лишь тогда, когда они уже сформировались и начали ощутимо сказываться на самочувствии. Ещё при подозрениях на онкозаболевания берут анализ на онкомаркеры — так называют белки и пептиды, которые характерны для тех или иных видов злокачественных клеток и которые появляются в крови по мере того, как этих клеток становится больше. Но поиск раковых белков — не самый чувствительный и универсальный способ диагностики. Лучше было бы искать ДНК из раковых клеток — её можно заметить раньше. Такие методы сейчас активно разрабатывают, причём ДНК из раковых клеток пытаются ловить не только в крови, но и в моче.

(Иллюстрация: CDC / Unsplash.com) 

Сотрудники Университета Аделаиды и Калифорнийского университета в Сан-Диего в своей статье в Science тоже предлагают искать раковую ДНК, но не напрямую, а с помощью бактерий. Многие бактерии способны поглощать ДНК из окружающей среды, причём не просто поглощать, но и встраивать её в свой геном. Чаще они ловят бактериальную ДНК, потому что она с большей вероятностью может пригодиться, но и ДНК других организмов бактерии тоже не брезгуют. Представим, что в кишечнике появились такие бактерии: они почувствуют раковую ДНК и встроят её в себя.

Но, кроме ДНК из злокачественных клеток, вокруг микробов будет много ДНК из здоровых клеток кишечника, которые постепенно отмирают и разрушаются, уступая место новым. Их ДНК бактерии ведь тоже будут захватывать? И вообще, как понять, что бактерия захватила человеческую ДНК? Естественно, тут нужно использовать не простые бактерии, а модифицированные. ДНК злокачественных клеток отличается мутациями. Исследователи взяли бактерию Acinetobacter baylyi и модифицировали её так, что в свой геном она встраивает участки чужеродной ДНК, в которой есть мутантный ген KRAS. Это один из самых известных онкогенов; с мутаций в KRAS начинаются многие виды рака, в том числе и кишечного. Модификации не позволяют бактерии встроить в свой геном человеческую ДНК с нормальным KRAS, но зато позволяют встроить ДНК с мутантным KRAS.

При этом когда бактерия встроила в себя мутантную человеческую ДНК, в ней активируется ген устойчивости к антибиотику канамицину. Чтобы проверить, появилась ли в A. baylyi ДНК с мутантным онкогеном, нужно поселить бактерии из фекалий на питательную среду с антибиотиком. Если бактерии не начали расти и размножаться, значит, устойчивость в них не включилась, значит, мутантного онкогена они в себе не завели. Если бактерии начали расти на питательной среде с антибиотиком, значит, в кишечнике были клетки с опасной мутацией в KRAS.

Исследователи проверили бактерии-диагносты не только на культурах кишечных клеток, но и на мышах, и бактерии верно указывали, когда у мышей в кишечнике начинался рак. Таким способом можно поймать опухоль в самом начале, если известно, что к ней есть предрасположенность: например, в кишечнике порой появляются доброкачественные разрастания-полипы, которые способны из доброкачественных перерождаться в злокачественные. Может быть, такой способ пригодится для ранней диагностики других видов рака; правда, нужно помнить, что не во всякий орган можно запустить бактерии, пусть даже диагностически модифицированных.