سویه های باکتریایی دستکاری شده ژنتیکی مانند باکتری سالمونلا به عنوان داروهایی بر علیه سلول های سرطانی در موش ها استفاده شده اند. باکتری سالمونلا به عنوان شایع ترین علل مسمومیت غذایی و بیماری تب تیفوئید شناخته می شود و هر ساله میلیون ها نفر را آلوده و بیمار می کند.

 در علم زیست‌شناسی به سلول هایی که از کشت خالص یک سلول دیگر به‌دست می آیند، سویه (strain) می گویند. در باکتری‌ها، به مجموعه‌ای از سویه‌ها که در بسیاری از صفات با هم مشترک باشند، گونه (Species) گفته می‌شود.

 

در آزمایشگاه جف هایستی (Jeff Hasty) واقع در دانشگاه کالیفرنیا شهر سن دیگو، باکتری های سالمونلا دستخوش دستکاری ژنتیکی قرار گرفته و اصلاح ژنتیکی شدند به طوریکه به جای آلوده کردن دستگاه گوارش سبب مرگ سلول های سرطانی می شوند.

تیم هایستی از باکتری سالمونلا مهندسی شده برای تولید داروهای متنوع ضدسرطان استفاده می کنند. هنگامی که غلظت باکتری های سالمونلا به حد مشخصی می رسد، با روشی به نام خود تخریبی (self-destruct) خود را از بین می برند. در حین فرایند مرگ سموم داخل سلولی باکتری (اندوتوکسین باکتریایی) به منظور نابودی سلول های سرطانی در داخل سلول های توموری آزاد می شوند. در این فرایند تمام باکتری ها نمی میرند و حدود 10% از آنها زنده باقی می مانند و می توانند مجددا تکثیر یابند و جمعیت جدید را ایجاد کنند. به طوریکه این پروسه خود تخریبی، آزاد شدن اندوتوکسین ها و مرگ سلول های سرطانی تکرار می شود.

باکتری سالمونلا مهندسی شده تنها در سلول های توموری آزمایشگاهی و موش های مبتلا به سرطان مورد آزمایش قرار گرفته است. لازم به ذکر است که سوالات حل نشده بسیاری در مورد ایمنی و میزان بهره وری این روش وجود دارد و این رویکرد مراحل اولیه را در مسیر طولانی درمان سرطان طی می کند.

در اینجا سوالی که مطرح می شود این است که تیم هایستی چگونه توانسته اند پروبیوتیکی [باکتری های مفیدی که مصرف آنها برای سلامتی انسان مفید هستند] با یک تامیر عملکردی تولید کنند. این تیم ثابت کردند که امکان استفاده ازباکتری های سالمونلا مهندسی شده برای تولید و انتشار داروها در فواصل زمانی منظم وجود دارد و می توان با استفاده از ضریب مترونوم ژنتیکی فواصل زمانی را تنظیم نمود. باکتری های مهندسی شده سالمونلا نه تنها برای درمان سرطان بلکه برای بیماری های دیگری نظیر دیابت و فشارخون بالا که نیازمند مصرف منظم دارو هستند نیز مفید می باشند.

هایستی می گوید: این روش تحقیقی فرصت های جامع تری در مقابله با سرطان ایجاد می کند به طوریکه بتوان بخشی از فرایند رشد باکتری ها به منظور انتقال سموم و ژنوم آنها در داخل داروهای پزشکی را استفاده نمود.

پیشینه استفاده از باکتری های مهندسی شده برای درمان سرطان:

بیش از یک قرن است که دانشمندان و پزشکان سعی نموده اند از باکتری ها برای مبارزه با سرطان استفاده کنند. در سال 1891 دکتر ویلیام کولی (William Coley) بیماران مبتلا به سرطان را با باکتری های استرپتوکوکوس (Streptococcus) آلوده کرد. این نظریه وجود دارد که باکتری ها در بدن میزبان پاسخ ایمنی را فعال می کنند که توانایی از بین بردن سلول های سرطانی را دارد. در این پژوهش دکتر کولی بیش از هزار بیمار مبتلا به سرطان را درمان کرد اگرچه برخی بهبود یافته و برخی دیگر خیر. با وجود حصول نتایج مختلف، این پروسه ی درمانی کنار گذاشته شد. ولی این پروسه درمانی هنگامی که دکتر کولی متوجه شد که سلول های سرطانی استریل نیستند و به مدت طولانی حاوی مقادیر انبوهی از باکتری استرپتوکوکوس هستند، مجددا آغاز شد.

سالمونلا باکتری بی هوازی که در روده انسان رشد می کند، می توانند در داخل سلول های سرطانی نیز رشد کند و دقیقا مشابه زمانی که در شرایط کمبود اکسیژن توانایی رشد  دارد، از دست سلول های ایمنی نیز فرار کرده و رشد خواهد کرد. وجود چنین باکتری های جذابی برای دانشمندان سبب شد یکی از راه های مبارزه با سرطان روی کار بیاید که بتوان به کمک آن داروهای ضدسرطان را به سلول های سرطانی انتقال داد. اگر این نوع باکتری ها درمانی بتوانند در تولید داروهای ضدسرطان مهندسی شوند، می توان به طور کامل سرطان را بین برد و ریشه کن کرد.

در این نوع شیوه درمانی درمرحله اول شما نیازمندانتخاب باکتری مناسبی هستید که سالمونلا یک انتخاب خوب و صحیح است. سالمونلا می تواند در محیط بدون اکسیژن زنده بماند و به آسانی در سلول های سرطانی تکثیر و تجمع یابد. همچنین باکتری سالمونلا از نظر ویژگی قرابت  بسیاری با باکتری اشریشیا کلی دارد [باکتری E. coli باکتری بسیار مفید و مورد توجه در زیست شناسی مدرن است] به این معنی که تمام تکنیک های مهندسی ژنتیک که برای توسعه E. coli قابل استفاده است برای باکتری سالمونلا نیز کاربرد دارد. هایستی می گوید: ما می توانیم به سرعت از سالمونلا به عنوان نیروی عظیم درمانی استفاده کنیم. اما باید توجه داشت که باکتری ها موجودات زنده ای هستند، رشد می کنند، چندین برابر می شوند و سیستم ایمنی را تحریک و پاسخ ایمنی در میزبان ایجاد می کنند.

دانشمندان دیگری نیز سویه های مهندسی شده ای از باکتری سالمونلا را به عنوان داروهای جدید مورد آزمایش قرار دادند و نتایج ضعیفی به دست آوردند. به طوریکه دکتر سیگفرد وایس (Seidfried Weiss) از مرکز تحقیقات عفونی هلم هولتز (Helmholtz Centre) می گوید: ما موجب مرگ موش های مورد آزمایش شدیم. این موش ها حاوی مقدار زیادی از باکتری ها شدند و احتمالا بر اثر شوک توکسینی از بین رفتند. بنابراین اگر شما می خواهید از سالمونلا به عنوان داروهای ضدسرطانی استفاده کنید، به راهکارهایی برای کنترل رشد سالمونلا نیازمند هستید.

تیم تحقیقی هایستی به رهبری عمر دین (Omar Din) سویه ای از سالمونلا که توانایی ایجاد بیماری ندارد را به کار بردند و قابلیت سرطان کشی و داروی ضد سرطانی را به آن انتقال دادند. همچنین به منظور از بین بردن تلفات به صورت هوشمندانه ای ژن های ویروسی کشنده باکتریایی را اضافه نمودند این ژن ها توانایی از بین بردن سالمونلا و سایر باکتری ها را دارند. نتیجه این تحقیق ساخت باکتری هایی با قابلیت کنترل جمعیت بود. هنگامی که جمعیت باکتریایی در سلول های سرطانی به یک حد خاصی برسد، 90% باکتری های سالمونلا دچاره پدیده ای به نام گسستگی همزمان  شده، سلول های باکتریایی به طور همزمان پاره شده و سموم و محصولات سلولی خود را در سلول های سرطانی آزاد می کنند. 10% سالمونلاهای زنده مانده مجددا تکثیر یافته و جمعیت باکتریای ایجاد می کنند و چرخه گسستگی همزمان و آزاد سازی سموم و نابودی سلول سرطانی مجددا تکرار می شود.

البته بث مک کرومیک (Beth Mc Cromick) از دانشکده پزشکی دانشگاه ماساچوست می گوید: شما می توانید همچنان سویه های زنده سالمونلا را در میزبان قرار دهید ولی باید توجه نمود با اینکه این باکتری ها تغییر یافته و عقیم هستند ولی هنوز هم باکتری هستند و می توانند سبب التهاب و سایر مشکلات در سیستم ایمنی میزبان شوند. اما این چرخه گسستگی همزمان موجب ایجاد حالتی پایدار با شدت کمی از عفونت می شود که ممکن است پاسخ ایمنی را تحریک کنند. این گام اولیه عظیم می باشد. سیستم خود تخریبی سالمونلا نه تنها رشد بیش از حد باکتری ها را متوقف می کند بلکه سبب انتقال حجم زیادی از داروهای ضدسرطانی در سلول های سرطانی می شود و برنامه آسانی را برای آزاد کردن داروهای فراوانی توسط باکتری ها مهیا می کند.

تیم هایستی سه نوع ماده را آزمایش کردند:

1- نوعی سم غیراختصاصی که به داخل سلول های پستانداران نفوذ می کند.

2- ماده ای که سیستم ایمنی بدن را تحریک می کند.

3- یک نوع ماده ای که سبب می شود که سلول های سرطانی خود را از بین ببرند.

همکاری این تیم با سانگیتا باتیا (Sangeata Bhatia) در MIT منجر به آزمایش سالمونلا در موش مبتلا به سرطان غیرقابل درمان گسترش یافته به کبد، شد. هنگامی که تیم از این نوع باکتری برای درمان استفاده کرد، میزان سلول های سرطانی به یک سوم کاهش پیدا کردند و عمر موش ها نیز 50% افزایش یافت.

هایستی بیان می کند: سالمونلا می تواند در نواحی با تراکم پایین اکسیژن در داخل سلول های سرطانی رشد کند به طوریکه در این نواحی داروهای شیمی درمانی نمی توانند موثر باشند. این نوع باکتری ها سلول های سرطانی را از داخل از بین می برند درحالیکه داروهای شیمی درمانی بر سطح سلول های سرطانی اثر گذاشته و آنها را از بین می برند. این شیوه درمانی امیدوار کننده است اما به منظور استفاده از آن برای درمان سلول های سرطانی انسان نیازمند بررسی موارد دیگری نظیر راهکارهای مناسبتری برای توقف رشد باکتری، توقف گسترش باکتری ها، جهش های غیرقابل پیش بینی در باکتری و نیز اثر بخشی بیشتر آنها هستیم. در ابتدا اثربخشی این باکتری ها در موش های تزریق شده مفید بود ولی بعد از سه هفته مجددا سلول های سرطانی درمان شده شروع به رشد کردند. هایستی می گوید: پیش از آنکه به فکر استفاده از این شیوه درمانی در انسان باشیم باید موارد و محدودیت های فراوانی را بررسی نماییم.

تاریخچه ی طولانی در مورد تکنیک های پزشکی وجود دارد که در موش ها موفق آمیز بودند ولی در مورد انسان ها ناموفق عمل کردند. برای مثال در اواخر دهه 1990 دیوید برمودس (David Bermudes) از دانشگاه ایالتی کالیفرنیا سویه های سالمونلا را عنوان داروهای عملکردی در داخل سلول های سرطانی توسعه داد. نتیجه این آزمایش در موش و میمون خوب بود ولی در نهایت هنگامی که در موارد کلینیکی انسانی مورد آزمایش قرار گرفت، با موفقیت انجام نگرفت. برمودس اظهار داشت: در این پژوهش ما توانستیم پاسخ ایمنی را مشاهده کنیم ولی هیچ فعالیت ضدسرطانی قابل اندازه گیری، وجود نداشت. این باکتری ها در موش 100% سلول های سرطانی را مورد هدف قرار دادند اما در مطالعه انسانی تنها 30% سلول های سرطانی آن هم در بالاترین دوز مصرفی، مورد هدف قرار گرفتند. برمودس معتقد است: همه ما می دانیم در حال حاضر سرطان درمانی موش ها قابل پیش بینی نیست اما با این وجود این پروسه و رویکرد نسبت به فعالیت های مشابه انجام شده توسط سایر دانشمندان، به صورت کارآمدتری عمل کرده است.

امروزه برخی از دانشمندان در حال تلاش برای برنامه ریزی سالمونلا به منظور انتشار سموم پس از تجاوز به سلول های سرطانی هستند که باکتری های سالمونلا بتوانند سلول های سرطانی را از سیستم ایمنی مخفی کنند و یا اینکه سلول های ایمنی را به طور مستقیم فعال کنند.

وایس بیان می کند: یکی از مشکلات استفاده از باکتری ها در درمان سرطان، عدم پذیرش آنها توسط آنکولوژیست هاست. تعداد بسیار اندکی از آنکولوژیست ها روی این موضوع کار کرده اند. اما اخیرا تعداد بیشتری از آنها به این زمینه علاقمند شده اند. ایده های جدیدی در این زمینه ایجاد خواهد شد و من مطمئن هستم که در نهایت این روش باکتری درمانی به صورت کلینیکی نیز استفاده خواهد شد.

منبع: theatlantic