Bijna een halve eeuw, beginnend in de jaren 1890, injecteerde William B. Coley streptokokkenorganismen in duizenden van zijn patiënten met inoperabele laatstadiumkanker in het Memorial Hospital in New York City. Het werkte. In de meeste gevallen kromp de procedure hun tumoren en leefde één patiënt nog 26 jaar voordat hij aan een hartaanval stierf. Maar verschillende anderen stierven aan een bacteriële infectie.
Sindsdien is er voortdurend onderzoek gedaan naar bacteriële therapieën voor kanker. Maar wetenschappers van het MIT en de Universiteit van Californië, San Diego, hebben een nieuw gebruik voor bacteriën gevonden - om kanker te detecteren in plaats van te behandelen.
De studie van het team, gepubliceerd in mei in het tijdschrift Science Translational Medicine, legt uit hoe ze een stam van E.coli- bacteriën, Nissle 1917, genetisch veranderen, zodat wanneer het tumoren in de lever tegenkomt, het een luminescerend enzym vrijgeeft dat in urinemonsters verschijnt.
"We hebben deze probiotica specifiek geprogrammeerd om een molecule te maken die de kleur van je urine zou veranderen om de aanwezigheid van kanker aan te geven", zegt Tal Danino, een van de hoofdauteurs op het papier.
Een moederbord met micropatroon met behulp van programmeerbare probiotische bacteriën ontwikkeld in het Bhatia-lab. De blauwe lijnen zijn samengesteld uit stippen gemaakt van bacteriën. (Tal Danino en Vik Muniz) Ze ontwikkelden Nissle 1917 - hetzelfde probioticum dat vaak in yoghurt zit om je spijsverteringskanaal in beweging te houden - om een natuurlijk voorkomend enzym genaamd lacZ te produceren wanneer er tumoren in de lever aanwezig zijn. Ze injecteerden ook laboratoriummuizen met een molecule gemaakt van galactose en luciferine, het luminescerende eiwit dat vuurvliegjes produceren. Luciferin gloeit niet wanneer het aan de suiker is gebonden, maar wanneer er kanker aanwezig is, ontmoet het lacZ de moleculen en splitst de galactose van de luciferin. De luciferine gloeit dan en verlaat het lichaam in de urine.
Andere kankerdiagnostiek heeft urinetests gebruikt, vooral bij blaas- en prostaatkanker, maar ze zijn niet wijdverbreid, omdat ze een lage gevoeligheid kunnen hebben - ze missen enkele vormen van kanker.
"Het signaal dat we het meest gebruikten was een op luminescentie gebaseerd signaal dat kon worden getest met een eenvoudige luciferase-test - stel je hier een laboratoriumtest voor - of kan worden vereenvoudigd om visueel te zijn, " zegt Sangeeta Bhatia, een van de senior auteurs op het papier en hoogleraar gezondheidswetenschappen, elektrotechniek en informatica aan het MIT.
"Er is een grote klinische behoefte aan detectie van levermetastasen in vroege stadia, omdat er veel methoden zijn om deze in de vroege stadia te behandelen, " zegt ze. Overlevingskansen zijn aanzienlijk hoger wanneer de kanker vroeg wordt gevangen. Ze besloten dat een orale toediening het beste zou werken omdat de hepatische portaalader de bacteriën rechtstreeks van het spijsverteringskanaal naar de lever transporteert. Nissle is gebruikelijk genoeg dat ze het in vloeibare vorm op Amazon konden bestellen.
De lever speelt een belangrijke rol bij het opsporen van kanker, omdat veel grote vormen van kanker, zoals borst- en darmkanker, daar uitzaaien. Het is een cruciale indicator, maar het is ook lastig, omdat het moeilijk kan zijn om er goede afbeeldingen van te krijgen met traditionele detectiemethoden, zoals CT-scans of MRI's.
"Het is ook belangrijk omdat bacteriën van nature naar de lever gaan, zodat ze deze uitzaaiingen kunnen koloniseren, " zegt Bhatia. Volgens het rapport: "In tests bij muizen met darmkanker die zich naar de lever heeft verspreid, koloniseerden de probiotische bacteriën bijna 90 procent van de uitgezaaide tumoren."
Bhatia en haar teamgenoten wilden aanvankelijk bacteriën gebruiken als behandeling tegen kanker, maar ze wisselden van modus om aan de diagnostische techniek te werken. Hoewel ze blijven nadenken over bacterietherapie, verfijnen ze deze test.
"We werken aan het begrijpen van de handel in deze probiotica van de darm naar de lever en bepalen welke andere soorten kanker kunnen worden gebruikt met deze aanpak, " zegt Bhatia.
