«Чем больше я узнаю, тем больше понимаю, что ничего не знаю». Альберт Энштейн мог написать эти слова о любом человеке – сложном многоклеточном животном. Чем больше мы узнаем о себе и других животных, тем больше понимаем, что являемся не просто скоплением 200 видов клеток, которые составляют 20 органов и видов тканей типичного млекопитающего.
Микробиом человека
Человек состоит из 1013 клеток. Кроме того, есть и микробные клетки, которых в десять раз больше, и они не относятся к организму человека – это наш микробиом. В основном это множество различных бактерий. Эти так называемые синантропные бактерии находятся внутри нас, и они очень важны для нашего благополучия, хотя мы только сейчас начинаем изучать их важность. Недавнее исследование показало, что химические сигналы, производимые бактериями, живущими в нашем кишечнике, вызывают выработку серотонина – гормона счастья – в наших клетках. Таким образом, если мы хотим оставаться здоровыми, то должны гарантировать, что сможем сохранить обширный микробиом в хорошем состоянии.
Как все начиналось?
Исследования дружественных бактерий начались несколько лет назад после того, как ученые работали над инъекциями москитов интерферирующим РНК. Чтобы ухать больше о биологии сложных животных, таких как комары, ученые используют интерферирующее РНК, чтобы заставить замолчать определенный ген. Сравнивание контрольного животного с другим, которое имеет этот ген, может дать ученым больше информации о биологической функции многих генов.
Тем не менее, небольшое животное, такое как комар, умирало в случае инъекции из-за травмы – прокола иглой. А более крупные насекомые, которые выжили после прокола, спустя какое-то время требовали повторных инъекций, чтобы пролонгировать молчание генов. Именно поэтому ученые начали исследовать, можно ли синантропные бактерии насекомых использовать в качестве доброкачественного средства для непрерывной доставки интерферирующих РНК своим хозяевам. Было обнаружено, что это действительно возможно, поэтому ученые надеются, что это поможет им лучше контролировать заболевания, передаваемыми насекомыми, в том числе и комарами.
Дружественные бактерии
Работая над этим исследованием, ученые начали задумываться о бактериях, которые населяют организм человека, а также о том, как их можно эксплуатировать для медицинского лечения. При обычном медицинском подходе сначала нужно диагностировать заболевание, а затем лечить пациента с помощью медицинских средств. Препараты могут быть доставлены в организм разными способами, но, как правило, с помощью перорального введения с помощью таблеток, пилюль и жидкостей. Затем препарат всасывается в кишечнике и распространяется по всему телу, и лечит там, где это необходимо. Но в то же время препарат имеет некоторые побочные воздействия на здоровые ткани. Тем не менее лечение агрессивных заболеваний, таких как рак, часто требует химиотерапии, которая является чрезвычайно токсичной как для опухоли, так и для здоровых тканей, что приводит к серьезным последствиям для пациента.
Именно это заставило ученых задаться вопросом о том, можно ли использовать бактерии, колонизирующие человека, чтобы доставлять лекарства. Эта концепция включает в себя две идеи: о том, что данный тип бактерий может потенциально нацеливаться на определенную ткань в организме, и что они могут быть разработаны так, чтобы непрерывно получать терапию, как только они прибывают к месту назначения и колонизируют пораженные ткани. Однократное введение может потенциально обеспечить непрерывное целенаправленное лечение.
Учитывая изнурительные побочные эффекты лечения, которое доступно сейчас, ученые начали исследовать, может ли эта идея применяться для избавления от рака.
Ориентация опухоли
Опухоль является результатом накопления генетических изменений в наших клетках, и по мере их разрастания они становятся все более агрессивными. Это может быть связано с активностью онкогенов – генов, которые при определенных обстоятельствах способствуют быстрому размножению раковых клеток за счет здоровых. Поэтому крупные фармацевтические компании инвестируют в исследования интерферирующей РНК, чтобы заставить замолчать эти онкогены. Но, как это было и в случае с насекомыми, главным препятствием является доставка этих средств в организм, что препятствует значительному прогрессу в использовании этого метода в качестве терапии рака.
Использование сальмонеллы
В своем исследовании ученые использовали безвредный штамм сальмонелл, которые могут колонизировать большие опухоли. Подобно тому, как это делалось ранее с синантропными бактериями у насекомых, исследователи «научили» сальмонеллу непрерывно производить интерферирующую РНК, чтобы заставить "замолчать" четыре различных онкогена в клетках рака простаты. Это исследование находится на ранней стадии, но первоначальные результаты свидетельствуют о том, что интерферирующее РНК может заглушить эти гены.
Перспективы на будущее
Сейчас эта новая терапия проходит тестирование при лечении не только рака простаты, но и других сложных опухолей, прежде чем можно будет приступить к испытаниям на людях. В случае успеха это может стать новым способом лечения различных заболеваний. Кроме того, другие бактерии, которые нацелены на разные специфические ткани, могут быть разработаны для доставки различных терапевтических средств, чтобы облегчить целый ряд заболеваний.
