Diagnose in urine Kunstmatige bacteriën detecteren kankers

Onderzoekers ontwikkelen bacteriën om biomarkers van ziekten te identificeren
Bacteriën kunnen in de toekomst kanker en andere ziekten helpen diagnosticeren. Omdat wetenschappers erin zijn geslaagd om kunstmatige bacteriën te produceren die typische biomarkers van ziekten zoals diabetes kunnen detecteren. Over de "Bactosensoren" rapporteren de onderzoekers in het tijdschrift "Science Translational Medicine".

Bacteriën detecteren biomarkers van ziekten
Een Frans onderzoeksteam integreerde genetisch gemodificeerde Escherichia coli-bacteriën in een technisch systeem zodat signalen kunnen worden geïdentificeerd die kunnen worden gelezen door diagnostische apparatuur. Hiervoor zijn de bacteriën ingebed in hydrogelkorrels, zoals de onderzoekers rapporteren aan Alexis Courbet van het Sys2Diag-netwerk van de Franse onderzoeksorganisatie CNRS en het bedrijf Alcediag.

Kunstmatige bacteriën herkennen kanker. (Afbeelding: Klaus Eppele / fotolia)

De bacteriën werkten heel goed bij diabetespatiënten met verhoogde glucosespiegels in het urinemonster. Dus veroorzaakten ze een kleurverandering van het monster, wat te wijten was aan een rood fluorescerend eiwit. De bactosensoren zijn volgens de onderzoekers even betrouwbaar als conventionele teststrips. De aanpak kan ook nuttig zijn voor het identificeren van typische biomarkers voor andere ziekten. Echter, op dit moment is de duur van het proces nadelig in vergelijking met andere diagnostische procedures, omdat het 18 uur duurt voordat een signaal meetbaar is, schrijf Courbet en zijn team.

"Biosensoren zijn een groot onderzoeksgebied waarin veel geld wordt geïnvesteerd", meldt Torsten Waldminghaus van het Center for Synthetic Microbiology van de Universiteit van Marburg in een interview met het persbureau "dpa". De resultaten van het Franse onderzoeksteam kunnen worden beschouwd als een test van de methode. "Het is niet indrukwekkend indrukwekkend in vergelijking met conventionele methoden." Volgens Waldminghaus is een beslissend voordeel van biosensoren dat ze erg gevoelig zijn. Dit is moeilijk te construeren terwijl de productie van de bacteriën gemakkelijk is. "Ze vermenigvuldigen zichzelf." Dit vermindert de kosten en maakt grootschalige operaties mogelijk, zoals de detectie van explosieven op mijnenvelden.

Urinemonster is voldoende bacteriën om kanker te detecteren
Amerikaanse onderzoekers onder leiding van Tal Danino van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge slaagden erin kunstmatige bacteriën te produceren om levermetastasen te detecteren met behulp van een urinemonster. Metastasen in de lever, die het gevolg zijn van tumoren in andere organen, hebben een goede prognose, op voorwaarde dat ze vroeg worden gedetecteerd. Helaas worden ze in de praktijk vaak laat gediagnosticeerd omdat diagnostische beeldvormingsmethoden het vaak mogelijk maken om metastasen alleen in een vergevorderd stadium te detecteren.

Er zijn maatregelen, zoals lokale chirurgie of lokale ablatie, die artsen kunnen uitvoeren als de verspreiding van de ziekte beperkt is tot de lever. Omdat de lever in staat is om te regenereren, zijn deze interventies draaglijk. Nieuwe gegevens laten zien dat deze patiënten een hogere overlevingskans hebben, en daarom is er een specifieke behoefte om de uitzaaiingen in de lever zo vroeg mogelijk te diagnosticeren, "legt Sangeeta Bhatia van MIT uit. Als de metastase erg groot is, is een operatie mogelijk niet mogelijk of nuttig.

Probiotische bacteriën kunnen tumoren identificeren
De MIT-onderzoekers namen ook hun toevlucht tot een E. coli-stam als een bronbacterie. Ze kozen het probioticum E. coli Nissle 1917. Dit werd genetisch gemanipuleerd om het enzym beta-galactosidase te produceren, dat een toegevoegde stof splitste aan lichtemitterende moleculen. Deze werden gemakkelijk gedetecteerd in urinemonsters. Bovendien wisten de onderzoekers dat sommige soorten bacteriën zich liever vermenigvuldigen in kankertumoren, omdat ze voedsel en bescherming bieden tegen het immuunsysteem..

In experimenten met muizen die kunstmatig gemodificeerde E. coli-bacteriën aten met hun voedsel, bleek dat de bacteriën de darmwand passeerden en bestaande tumoren in de lever koloniseerden. Andere organen of gezond leverweefsel bleven echter vrij van de veranderde probiotica. In de levermetastasen brachten de bacteriën vervolgens het enzym vrij dat de geïnjecteerde substantie afsplitste. Zoals verwacht werd een lichtemitterend molecuul gevormd dat in het urinemonster kon worden gedetecteerd door rode kleuring.

Zoals de onderzoekers melden, zouden de bacteriën ook zeer betrouwbaar zijn gebleken bij het verder testen op metastasen van tumoren van de darm, long, eierstokken of pancreas. Geen ernstige bijwerkingen van E. coli-infectie werden waargenomen in het jaar volgend op het bacteriële gebruik bij de muizen. (Ag)