مبارزه با سرطان با باکتری‌های مغناطیسی

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۲۹ نوامبر ۲۰۲۲
لینک منبع Fighting Cancer With Magnetic Bacteria

محققان در حال تلاش برای تعیین بهترین راه داروهای ضد سرطان برای رسیدن به تومورهایی که قرار است آن‌ها را درمان کنند هستند. یکی از گزینه‌ها استفاده از باکتری‌های اصلاح‌شده به عنوان "فری" برای انتقال داروها به تومورها از طریق جریان خون است. محققان ETH زوریخ اکنون با موفقیت برخی از باکتری‌ها را به گونه‌ای کنترل کرده‌اند که ممکن است از دیواره عروق خونی عبور کرده و به بافت تومور نفوذ کنند.

محققان ETH زوریخ به سرپرستی Simone Schürle، پروفسور سیستم‌های زیست‌پزشکی پاسخگو، تصمیم گرفتند با باکتری‌هایی آزمایش کنند که ذاتاً به دلیل ذرات اکسید آهن موجود در آن‌ها مغناطیسی هستند. این باکتری‌های Magnetospirillum به میدان‌های مغناطیسی واکنش نشان می‌دهند و می‌توانند توسط آهنرباهای خارجی دستکاری شوند.

بهره‌برداری از شکاف‌های موقت

پروفسور Schürleو همکارانش اکنون در کشت‌های سلولی و موش‌ها نشان داده‌اند که اعمال میدان مغناطیسی چرخشی روی تومور، توانایی باکتری را برای عبور از دیواره عروقی اطراف رشد سرطانی افزایش می‌دهد. میدان مغناطیسی دوار باکتری‌ها را در یک حرکت دایره‌ای در دیواره عروق به جلو می‌راند.

برای درک بهتر مکانیسم عبور از دیواره رگ، نگاهی دقیق ضروری است: دیواره رگ خونی از لایه‌ای از سلول‌ها تشکیل شده است و به عنوان یک مانع بین جریان خون و بافت تومور، که توسط بسیاری از رگ‌های خونی کوچک نفوذ می‌کند، عمل می‌کند. فضاهای باریک بین این سلول‌ها به مولکول‌های خاصی اجازه عبور از دیواره رگ را می‌دهد. اینکه این فضاهای بین سلولی چقدر بزرگ هستند توسط سلول‌های دیواره رگ تنظیم می‌شود و می‌توانند موقتاً به اندازه کافی گسترده شوند تا حتی باکتری‌ها از دیواره رگ عبور کنند.

پیشرانه قوی و احتمال زیاد

محققان ETH زوریخ با کمک آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای توانستند نشان دهند که حرکت باکتری‌ها با استفاده از میدان مغناطیسی دوار به سه دلیل مؤثر است. اول اینکه، نیروی محرکه از طریق میدان مغناطیسی دوار ده برابر قدرتمندتر از پیشرانه از طریق میدان مغناطیسی ساکن است. بعدی صرفا جهت را تعیین می‌کند و باکتری‌ها باید تحت قدرت خود حرکت کنند.

دومین و مهم‌ترین دلیل این است که باکتری‌هایی که توسط میدان مغناطیسی دوار هدایت می‌شوند، دائماً در حرکت هستند و در امتداد دیواره عروقی حرکت می‌کنند. این باعث می‌شود که آن‌ها با شکاف‌هایی مواجه شوند که برای مدت کوتاهی بین سلول‌های دیواره عروق باز می‌شود، در مقایسه با دیگر انواع پیشرانه، که در آن‌ها حرکت باکتری کمتر اکتشافی است. و سوم، بر خلاف روش‌های دیگر، باکتری‌ها نیازی به ردیابی از طریق تصویربرداری ندارند. هنگامی که میدان مغناطیسی روی تومور قرار می‌گیرد، نیازی به تنظیم مجدد آن نیست.

«محموله» در بافت تومور انباشته می‌شود

پروفسور Schürleتوضیح می‌دهد: «ما از حرکت طبیعی و خودمختار باکتری نیز استفاده می‌کنیم. هنگامی که باکتری‌ها از دیواره رگ خونی عبور کردند و در تومور قرار گرفتند، می‌توانند به طور مستقل به عمق داخل آن مهاجرت کنند. به همین دلیل، دانشمندان از نیروی محرکه از طریق میدان مغناطیسی خارجی تنها به مدت یک ساعت استفاده می‌کنند - به اندازه‌ای که باکتری‌ها به طور موثر از دیواره عروق عبور کرده و به تومور برسند.

چنین باکتری‌هایی می‌توانند داروهای ضد سرطان را در آینده حمل کنند. محققان ETHزوریخ در مطالعات کشت سلولی خود، این کاربرد را با چسباندن لیپوزوم ها (نانوکره های مواد چربی مانند) به باکتری شبیه‌سازی کردند. آن‌ها این لیپوزوم‌ها را با یک رنگ فلورسنت برچسب‌گذاری کردند، که به آن‌ها اجازه داد تا در ظرف پتری نشان دهند که باکتری‌ها در واقع "محموله" خود را در داخل بافت سرطانی، جایی که انباشته شده‌اند، تحویل داده‌اند. در کاربردهای پزشکی آینده، لیپوزوم‌ها با دارو پر می‌شوند.

درمان سرطان باکتریایی

استفاده از باکتری به عنوان کشتی برای داروها یکی از دو روشی است که باکتری‌ها می‌توانند در مبارزه با سرطان کمک کنند. رویکرد دیگر بیش از صد سال قدمت دارد و در حال حاضر در حال احیای مجدد است: استفاده از تمایل طبیعی گونه‌های خاصی از باکتری‌ها برای آسیب رساندن به سلول‌های تومور. این ممکن است مکانیسم‌های مختلفی را شامل شود. در هر صورت، مشخص است که باکتری‌ها سلول‌های خاصی از سیستم ایمنی را تحریک می‌کنند و سپس تومور را از بین می‌برند.

پروژه‌های تحقیقاتی متعددی در حال حاضر در حال بررسی اثربخشی باکتری E. coliدر برابر تومورها هستند. امروزه می‌توان با استفاده از زیست‌شناسی مصنوعی، باکتری‌ها را اصلاح کرد تا اثر درمانی آن‌ها بهینه شود، عوارض جانبی کاهش یابد و آن‌ها ایمن‌تر شوند.

مغناطیسی کردن باکتری‌های غیرمغناطیسی

با این حال، برای استفاده از خواص ذاتی باکتری‌ها در درمان سرطان، این سوال که چگونه این باکتری‌ها می‌توانند به طور موثر به تومور برسند هنوز باقی است. در حالی که امکان تزریق مستقیم باکتری به تومورهای نزدیک به سطح بدن وجود دارد، این امکان برای تومورهای عمیق داخل بدن وجود ندارد. اینجاست که کنترل میکرورباتیک پروفسور Schürleمطرح می‌شود. او می‌گوید: «ما معتقدیم که می‌توانیم از رویکرد مهندسی خود برای افزایش اثربخشی درمان سرطان باکتریایی استفاده کنیم.

باکتری E. coli مورد استفاده در مطالعات سرطان مغناطیسی نیست و بنابراین نمی‌تواند توسط یک میدان مغناطیسی رانده و کنترل شود. به طور کلی، واکنش مغناطیسی یک پدیده بسیار نادر در بین باکتری‌ها است. Magnetospirillum یکی از معدود جنس باکتری‌هایی است که این خاصیت را دارد.

بنابراین، Schürleمی‌خواهد باکتری E. coli را نیز مغناطیسی کند. این می‌تواند روزی استفاده از یک میدان مغناطیسی را برای کنترل باکتری‌های درمانی مورد استفاده بالینی که فاقد مغناطیس طبیعی هستند، ممکن کند.

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات علمی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است. در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.