Naukowcy chcą niszczyć guzy nowotworowe od środka. Pomogą im zmodyfikowane bakterie

Bakterie kojarzą się przede wszystkim z infekcjami, ale naukowcy z Kanady chcą wykorzystać je do walki z nowotworami. Badacze z University of Waterloo opracowują genetycznie zmodyfikowane drobnoustroje, które mają docierać do wnętrza guzów i niszczyć je od środka. Co szczególnie interesujące, bakterie wyposażono w mechanizm pozwalający kontrolować ich aktywność. Choć metoda znajduje się jeszcze na wczesnym etapie badań, może w przyszłości otworzyć zupełnie nowe możliwości leczenia raka.

Jednym z największych wyzwań współczesnej onkologii jest skuteczne niszczenie komórek nowotworowych przy jednoczesnym ograniczaniu uszkodzeń zdrowych tkanek. Chemioterapia i radioterapia mogą przynosić bardzo dobre rezultaty, ale nie zawsze udaje się uniknąć działań niepożądanych.

Zespół naukowców z kanadyjskiego University of Waterloo postanowił podejść do tego problemu w nietypowy sposób. Zamiast opracowywać kolejną substancję chemiczną, badacze sięgnęli po organizmy, które istnieją w przyrodzie od miliardów lat.

Ich pomysł opiera się na wykorzystaniu bakterii zdolnych do życia w środowisku pozbawionym tlenu. Właśnie takie warunki występują w niektórych obszarach guzów nowotworowych.

Bakterie, które mogą niszczyć nowotwór od środka

Głównym bohaterem badań jest Clostridium sporogenes, bakteria występująca naturalnie między innymi w glebie. Należy do organizmów beztlenowych, co oznacza, że do wzrostu potrzebuje środowiska pozbawionego tlenu.

Wnętrze wielu guzów litych jest słabo zaopatrywane w krew. W miarę rozwoju nowotworu w jego centralnej części mogą powstawać obszary niedotlenione, zawierające martwe komórki i dostępne dla bakterii składniki odżywcze.

Dla większości komórek organizmu są to niekorzystne warunki. Dla Clostridium sporogenes mogą natomiast stanowić odpowiednie środowisko do rozwoju.

Naukowcy chcą wykorzystać tę właściwość, aby bakterie docierały do wnętrza guza, namnażały się w nim i stopniowo niszczyły jego tkankę.

Pomysł ma jednak istotne ograniczenie. Gdy drobnoustroje przesuwają się w kierunku zewnętrznych części nowotworu, napotykają coraz więcej tlenu. W takich warunkach przestają się rozwijać i giną, zanim zdołają dotrzeć do wszystkich komórek raka.

Kanadyjski zespół postanowił rozwiązać ten problem za pomocą inżynierii genetycznej.

Naukowcy wyposażyli bakterie w biologiczny przełącznik

Badacze opracowali dwa rozwiązania, które mają ze sobą współpracować.

Pierwsze polega na wprowadzeniu do bakterii genu pochodzącego od pokrewnego drobnoustroju, lepiej tolerującego obecność tlenu. Dzięki takiej modyfikacji Clostridium sporogenes może dłużej przetrwać w warunkach, które normalnie uniemożliwiałyby jej rozwój.

Samo zwiększenie odporności na tlen mogłoby jednak prowadzić do nowych zagrożeń. Naukowcy nie chcą przecież, aby zmodyfikowane bakterie swobodnie namnażały się w zdrowych, dobrze natlenionych tkankach.

Dlatego drugim elementem projektu jest system kontrolujący aktywność genów, wykorzystujący naturalną zdolność bakterii do komunikowania się za pomocą sygnałów chemicznych.

Mechanizm ten nosi nazwę quorum sensing.

Kiedy w danym miejscu gromadzi się odpowiednio dużo bakterii, stężenie wytwarzanych przez nie substancji sygnałowych wzrasta. Po osiągnięciu określonego poziomu może uruchomić wybrane geny.

W planowanej terapii mechanizm ten miałby aktywować zwiększoną tolerancję na tlen dopiero wtedy, gdy bakterie zdążą namnożyć się wewnątrz nowotworu.

W ten sposób badacze próbują stworzyć biologiczny przełącznik, który pozwoli drobnoustrojom działać tam, gdzie są potrzebne, i ograniczy ryzyko ich rozprzestrzeniania się poza guzem.

Ważny krok w laboratorium. Teraz czas na kolejne badania

Dotychczasowe eksperymenty przyniosły dwa istotne rezultaty.

W pierwszym naukowcy wykazali, że można genetycznie zwiększyć tolerancję Clostridium sporogenes na tlen.

W kolejnym sprawdzili działanie systemu komunikacji bakteryjnej. Zamiast uruchamiać gen zwiększający odporność na tlen, zaprogramowali bakterie tak, aby po otrzymaniu odpowiedniego sygnału produkowały zielone białko fluorescencyjne.

Pozwoliło to potwierdzić, że mechanizm kontrolny działa zgodnie z założeniami.

Wyniki tego etapu badań opublikowano w grudniu 2025 roku w czasopiśmie „ACS Synthetic Biology”, a w lutym 2026 roku University of Waterloo przedstawił szersze założenia rozwijanej terapii.

Przed naukowcami pozostaje jednak najważniejszy sprawdzian. Muszą połączyć obie modyfikacje w jednym szczepie bakterii, a następnie zbadać jego zachowanie w rzeczywistych guzach nowotworowych.

Dopiero takie eksperymenty pozwolą ocenić, czy rozwiązanie jest wystarczająco skuteczne i bezpieczne, aby można było myśleć o dalszych etapach rozwoju terapii.

Nowy kierunek w walce z rakiem

Wykorzystywanie bakterii w onkologii nie jest zupełnie nowym pomysłem. Już ponad sto lat temu lekarze zauważali, że niektóre infekcje bakteryjne mogą wpływać na rozwój nowotworów. Próby zastosowania tej wiedzy w leczeniu były jednak ograniczone przez trudności z kontrolowaniem zakażeń.

Dziś biologia syntetyczna daje naukowcom znacznie większe możliwości. Pozwala nie tylko modyfikować właściwości drobnoustrojów, ale również projektować mechanizmy regulujące ich zachowanie.

W przyszłości podobne rozwiązania mogłyby posłużyć także do dostarczania leków bezpośrednio do guza lub pobudzania układu odpornościowego do walki z nowotworem.

Warto jednak zaznaczyć, że kanadyjska metoda nie została jeszcze potwierdzona jako skuteczna terapia przeciwnowotworowa. Nie przeprowadzono badań klinicznych wykazujących, że tak zmodyfikowane bakterie potrafią bezpiecznie eliminować guzy u pacjentów.

Osiągnięciem zespołu jest na razie stworzenie i przetestowanie elementów systemu, który ma umożliwić bardziej precyzyjne wykorzystanie bakterii w przyszłym leczeniu.

To jednak interesujący kierunek rozwoju medycyny. Organizmy, które zwykle staramy się zwalczać, mogą pewnego dnia stać się naszymi sprzymierzeńcami w walce z jedną z najpoważniejszych chorób współczesnego świata.

Źródła:

1. University of Waterloo – Beating cancer by eating cancer
2. University of Waterloo – How we are engineering bacteria to eat cancer,
3. ACS Synthetic Biology – Construction and Functional Characterization of a Heterologous Quorum Sensing Circuit in Clostridium sporogenes
4. Onkopedia – Zmodyfikowane genetycznie bakterie niszczą guzy nowotworowe od wewnątrz