Tümörleri Tespit Eden CRISPR Donanımlı Bakteriler

California San Diego Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, klinisyenleri tümörlerin varlığına karşı uyarabilecek bakteriyel bir nöbetçi sistem oluşturdular. Teknoloji, CRISPR sisteminin özgüllüğünden ve bakterilerin çevrelerinden DNA parçalarını alma eğiliminden yararlanıyor. "Hedefli CRISPR ayrımlı Yatay gen transferi için Hücresel Tahlil" (CATCH) olarak adlandırılan sistem, ilk yinelemesinde mide-bağırsak tümörlerini tespit etmek için oluşturuldu. Bu, CRISPR özellikli bakterilerin bağırsağa uygulanmasını içeriyor. Bakteriler, bağırsaktaki bazı tümörler tarafından çevreye yayılan mutasyona uğramış bir proteini kodlayan DNA parçalarına yanıt verecek şekilde tasarlandı. Bakteriler bu DNA'yı aldıklarında, belirli bir antibiyotiğe direnç kazandıran bir genin yanı sıra kendilerinin yeşil renkte parlamasını sağlayan bir gen ifade ediyorlar. Bu faktörler, araştırmacıların, bakterileri dışkı örneklerinden topladıklarında tümör DNA'sının varlığını belirlemelerine olanak tanıyor.

Araştırmacılar, standart laboratuvar ekipmanlarını kullanarak DNA'yı tanımlama ve değiştirme konusunda ustalaştılar. Bununla birlikte, insan vücudundaki DNA'yı tespit etmek çok daha zordur, ancak klinik getirileri çok büyük olabilir; tümörler çevrelerine DNA parçaları salabilir ve bunlar havada uçuşabilir. Bu parçaları tespit edebilirsek tümörün varlığını da tespit edebiliriz.

Bakteriler, diğer bakteriler tarafından çevrelerine salınan DNA parçalarını alma konusunda yeteneklidir. Bakteriler, bu yeni genetik materyali kendi genomlarına dahil etmek için bu parçaları alırlar ve daha sonra üretebilecekleri yeni proteinlerin, büyüme ve hayatta kalma açısından bir avantaj sağlayabileceği umudunu taşırlar. Ancak bu araştırmacılar, bu mekanizmanın canlı bakteriyel biyosensörler oluşturmak için kullanılıp kullanılamayacağını araştırmaya karar verdiler.

Araştırmada yer alan araştırmacı Jeff Hasty, “Dört yıl önce bu projeye başladığımızda, bakterileri memeli DNA'sı için sensör olarak kullanmanın mümkün olup olmadığından bile emin değildik. Mide-bağırsak kanserlerinin ve kanser öncesi lezyonların tespiti, bu buluşun uygulanması için cazip bir klinik fırsattır.” dedi.

Araştırmacılar, çevresinden DNA yakalama konusunda usta olan Acinetobacter baylyi adlı bir bakteri kullandılar. Bakteriyi, KRAS adı verilen bir genin mutasyona uğramış bir formunu kodlayan DNA'yı hızla tanıyabilen CRISPR'ı barındıracak şekilde tasarladılar. Bu mutasyona uğramış geni içeren DNA parçaları, çeşitli kanser türleri tarafından salınıyor. Bakteriler DNA ile karşılaştıklarında floresan bir proteini ve antibiyotik direnci sağlayan bir geni eksprese ediyorlar. Araştırmacılar dışkı örneklerinden bakterileri topladıktan sonra, onları antibiyotiği içeren agar plakalarında kültürleyebiliyorlar. Plakada yalnızca antibiyotik direnç genini ifade eden bakteriler hayatta kalıp büyüyor, bu da bağırsakta bir tümörün varlığını ortaya çıkarıyor.