Τα μικροσκοπικά μαγνητικά ρομπότ που καταφέρνουν να καταστρέψουν τον καρκίνο

Οι γιατροί δεν είναι πάντα σε θέση να αφαιρέσουν τους δυσπρόσιτους καρκινικούς όγκους με χειρουργική επέμβαση, οπότε ορισμένοι ασθενείς πρέπει να λάβουν επιθετική χημειοθεραπεία ή/και ακτινοθεραπεία – ένας συνδυασμός που μπορεί να αποδειχθεί αναποτελεσματικός.

Μια νέα θεραπεία για τον καρκίνο μπορεί να προσφέρει έναν τρόπο να εξουδετερώνονται οι μη χειρουργήσιμοι όγκοι με μεγάλη ακριβεία, χωρίς να απαιτείται ακτινοβολία. 

Οι ερευνητές βρήκαν τρόπο να δημιουργήσουν καρκινοκτόνες ενώσεις (που ονομάζονται εντεροτοξίνες) στους όγκους χρησιμοποιώντας βιονικά βακτήρια που κατευθύνονται από ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτά τα «μικρορομπότ» μπορούν «να κυνηγήσουν» και να συγκλίνουν σε έναν συγκεκριμένο όγκο, και στη συνέχεια να τον συρρικνώσουν απελευθερώνοντας τα φυσικά παραγόμενα από τα ίδια τα βακτήρια αντικαρκινικά χημικά. Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο περιοδικό Science. 

Αυτή η υψηλής τεχνολογίας θεραπεία του καρκίνου θα μπορούσε να επιτρέψει στα μαγνητικά βακτήρια να στριμώχνονται μέσα από στενούς χώρους μεταξύ των κυττάρων και να επιτίθενται στους όγκους. «Ο καρκίνος είναι μια τόσο πολύπλοκη ασθένεια, που είναι δύσκολο να καταπολεμηθεί με ένα μόνο όπλο», λέει η Simone Schürle-Finke, μικρορομποτικός επιστήμονας στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας στη Ζυρίχη της Ελβετίας και πρώτη συγγραφέας της νέας μελέτης. 

Η ίδια και το εργαστήριό της ελπίζουν ότι αυτά τα μαγνητικά, βακτηριοκίνητα μικρά ρομπότ θα προσφέρουν μια ακριβή και ισχυρή προσθήκη στην εργαλειοθήκη της θεραπείας του καρκίνου. 

ΕΔΩ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ  

Η ιδέα της θεραπείας των καρκινικών όγκων με βακτήρια είναι παλιά. Ο Αμερικανός ογκολόγος William Coley άρχισε για πρώτη φορά να κάνει ενέσεις στους ασθενείς του με ένα μείγμα νεκρών βακτηρίων και βακτηριακών πρωτεϊνών τη δεκαετία του 1890. Αφού ανέφερε ότι θεράπευσε με επιτυχία ανθρώπους με μη εγχειρήσιμους κατά τα άλλα όγκους, το έργο του συγκέντρωσε εξίσου ενθουσιασμό και σκεπτικισμό από την ιατρική κοινότητα. 

Παρά τους έντονους επικριτές του Coley (συμπεριλαμβανομένων μελών του Αμερικανικού Ιατρικού Συλλόγου), η φόρμουλά του, που ονομάστηκε τοξίνες του «Coley», θα πωλούνταν ως θεραπεία του καρκίνου για τα επόμενα εβδομήντα χρόνια. Μέχρι τη δεκαετία του 1960, όμως, οι τοξίνες του Coley είχαν σχεδόν παραμεριστεί υπέρ νέων υποσχόμενων θεραπειών, όπως η ακτινοβολία και η χημειοθεραπεία. 

Τα θετικά κατά Gram βακτήρια Streptococcus, S. pyogenes, S. agalactiae και άλλοι στρεπτόκοκκοι, οι αιτιολογικοί παράγοντες… Ο William Coley χρησιμοποίησε βακτήρια όπως ο Streptococcus pyogenes για τη θεραπεία του καρκίνου. 

Το σημαντικό ενδιαφέρον για τα βακτήρια ως θεραπεία του καρκίνου δεν επανεμφανίστηκε μέχρι την αυγή του CRISPR, μιας επαναστατικής τεχνολογίας βιομηχανικής, στις αρχές της δεκαετίας του 2010. Και σήμερα, τα εργαστήρια συνειδητοποιούν τα όρια των σημερινών συνήθων παρεμβάσεων για τον καρκίνο, όπως η ανακριβής φύση τους και οι επιβλαβείς παρενέργειες. 

 Σήμερα, ερευνητές όπως η Schürle-Finke και η ομάδα της τοποθετούν μικρορομπότ μέσα σε γενετικά τροποποιημένα βακτήρια για να στοχεύουν καρκινικές αναπτύξεις όπως ποτέ άλλοτε. Μόλις αυτά τα μικρόβια φτάσουν σε έναν όγκο, «έχετε ουσιαστικά ένα μικρό νανο-εργοστάσιο που συνεχίζει να απελευθερώνει μόρια που μπορούν να είναι τοξικά για τα καρκινικά κύτταρα», λέει η ίδια. Το μόνο πρόβλημα; Να βρούμε πώς να τοποθετήσουμε τα βακτηριακά ρομπότ στη θέση τους. 

Το νέο της έρευνας  

Πολλοί μη χειρουργήσιμοι όγκοι δεν μπορούν να αντιμετωπιστούν με χειρουργική επέμβαση απλώς και μόνο λόγω της θέσης τους, μπορεί να είναι πολύ δύσκολο να προσεγγιστούν με ένα μαχαίρι, πόσο μάλλον να εγχυθούν με μια σύριγγα γεμάτη βακτηριακά cyborgs. Αυτό σημαίνει ότι οι ερευνητές έπρεπε να σκεφτούν κάποιους δημιουργικούς τρόπους για να κατευθύνουν τα θεραπευτικά βακτήρια προς τα καρκινικά κύτταρα. 

Ο Schürle-Finke συλλογιζόταν αυτό το αίνιγμα όταν του ήρθε η έμπνευση. «Ίσως θα μπορούσα να βοηθήσω με μαγνητική καθοδήγηση», θυμάται να σκέφτεται. Τα περισσότερα βακτήρια δεν μπορούν να ωθηθούν με μαγνήτες, αλλά, κατά τύχη, μια ειδική ομάδα υδρόβιων βακτηρίων μπορεί: τα μαγνητοτακτικά βακτήρια, τα οποία χρησιμοποιούν τους μικροσκοπικούς κρυστάλλους σιδήρου που παράγονται στο σώμα τους σαν εσωτερική πυξίδα. Έτσι έκανε το επόμενο λογικό βήμα, παρήγγειλε μερικά μαγνητοτακτικά βακτήρια στο διαδίκτυο. «Ξαφνιάστηκα», λέει η Schürle-Finke, «μπορείτε απλά να τα αγοράσετε». 

Επιστρέφοντας στο εργαστήριο, η ομάδα της έπιασε δουλειά εξοπλίζοντας τα βακτήρια με φθορίζουσες ετικέτες και μικροελεγκτές. Σε αυτά τα γενετικά τροποποιημένα βακτήρια, οι μικροελεγκτές τα ωθούν να απελευθερώνουν κατά παραγγελία ενώσεις που καταπολεμούν τον καρκίνο. 

Στη συνέχεια, έκαναν ένεση με τα βακτηριακά ρομπότ σε ποντίκια με όγκους. Χρησιμοποιώντας ένα εξωτερικά παραγόμενο μαγνητικό πεδίο, οι επιστήμονες κατάφεραν να κατευθύνουν με επιτυχία τα βακτήρια και να τα σταθμεύσουν στους όγκους των ποντικών με υπερτριπλάσια ακρίβεια σε σχέση με την ομάδα ελέγχου (η οποία δεν υποβλήθηκε σε μαγνητικό πεδίο). 

ΤΟ ΕΠΟΜΕΝΟ ΒΗΜΑ   

Αν και η μελέτη αυτή προσφέρει μια σταθερή απόδειξη της έννοιας, η τεχνολογία των μικρορομποτικών βακτηρίων πρέπει ακόμη να τελειοποιηθεί προτού γίνει μια κύρια θεραπεία του καρκίνου. Για ένα πράγμα, «αυτά τα βακτήρια που δοκιμάσαμε, είναι αρκετά ξένα προς το ανθρώπινο σώμα», λέει ο Schürle-Finke, και δεν παράγουν φυσικά ενώσεις που καταπολεμούν τον καρκίνο. 

 Στο μέλλον, οι βιομηχανικοί επιστήμονες μπορεί να προσπαθήσουν να εντοπίσουν το σύμπλεγμα γονιδίων που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή των μαγνητικών σφαιριδίων σιδήρου των μαγνητοτακτικών βακτηρίων και να το μεταφέρουν σε έναν πιο οικείο οργανισμό-μοντέλο, όπως ένα ακίνδυνο στέλεχος E. coli, Salmonella ή Clostridium. 

Θα πρέπει επίσης να αντιμετωπίσουν τα φυσικά όρια για τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου. Ενώ το πεδίο που δημιούργησαν μπόρεσε να διαπεράσει τον ιστό ενός μικροσκοπικού ποντικιού, μπορεί να αποδυναμωθεί και να καταστεί άχρηστο καθώς περνά μέσα από ένα παχύτερο και πιο πολύπλοκο ανθρώπινο σώμα. 

Παρόλα αυτά, η Schürle-Finke είναι ενθουσιασμένη με τις δυνατότητες που κρύβει η βακτηριακή θεραπεία. Και είναι έτοιμη να συνεχίσει να γεφυρώνει το χάσμα μεταξύ των επιστημονικών κλάδων, από την ογκολογία έως τη μικροβιολογία και τη ρομποτική. «Νομίζω ότι είναι υπέροχο το γεγονός ότι βιώνουμε αυτή τη σύγκλιση των επιστημών», λέει.