細胞療法 CATCH利用「細胞」檢測癌症

編譯/高晟鈞

隨著醫療技術的進步,許多疑難雜症更多的並非使用儀器與藥物,而是通過「細胞」來進行檢測、預防和治癒。

利用合成生物學,我們還可以設計和對細胞進行優化,幫助我們控制各種疾病。(圖/123RF)

細胞療法

這個醫學分支被稱為「細胞療法」。臨床上已經使用的包括了患有嚴重腸胃道感染時,使用的糞便微生物移植,還有用於治療血癌的骨髓移植等等。

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利用合成生物學,我們還可以設計和對細胞進行優化,幫助我們控制各種疾病。近期,一項發表在Science的文章,顯示了如何透過改造細胞,來檢測癌症

細菌、癌細胞、微生物的遺傳理論

基因是遺傳的最基本單位,它賦予我們不同的身高、髮色、眼睛顏色等等。而基因轉移(遺傳)是基因從一細胞移動到另一細胞的過程,方向可以是垂直或水平。

垂直遺傳便是親代透過生殖細胞的DNA複製、相結合,將各自的DNA傳給下一代。水平遺傳,在微生物世界更為常見,某些細菌可以將環境中的游離DNA給吸收,為其提供優勢的基因。理論上,如果細菌可以吸收DNA,而癌症被定義為DNA的變異,那麼理論上,細菌可以被改造成檢測癌症細胞的工具。

結直腸癌似乎是一個合乎邏輯的概念證明,因為腸道不僅充滿了微生物,而且在受到癌症侵襲時,其環境也充斥著腫瘤DNA。

經歷重重考驗的細菌

貝氏不動桿菌(Acinetobacter baylyi)是一種天然活性細菌,被研究團隊選為檢測癌症的主要細胞。研究團隊修改了它的序列,當其吸收了特定的腫瘤DNA時,會激活其它整合基因(本例中是抗生素抗性基因),作為檢測到癌症的信號。

另外,研究團隊也在小鼠上進行了對比實驗。他們將細菌生物傳感器注入患有結腸癌與健康的小鼠體內。幾週後,注射癌細胞的小鼠會長出腫瘤,而生物傳感器可以完美區分健康與患病的小鼠。

儘管需要更多數據,但CATCH展現良好開端

研究團隊對細菌進行了進一步改造,使其可以區分腫瘤DNA內的單鹼基對變化,從而可以對其檢測和靶向基因的方式進行微調,該技術被命名為CATCH(Cellular Assay for Targeted, CRISPR-discriminated Horizontal gene transfer)

CATCH 前景廣闊。該技術使用游離 DNA 作為合成生物電路的新輸入,從而用於檢測一系列不同的疾病,特別是感染和癌症。但目前CATCH在進入臨床前,還需要提高DNA檢測的效率,並嚴格確保患者與環境的安全。

研究團隊希望在未來,對生物傳感器進行編程,以便疾病信號(在本例中為特定的無細胞 DNA 序列)可以直接在實時檢測到疾病的位置觸發特定的生物療法。

資料來源:IFLScience

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