Разбираем мир микробиологии по кусочкам
Лечение раковых опухолей с помощью бактериальных магнитов.
Что вы ассоциируете со словом “магнит”? Возможно, вы вспоминаете про все те магниты, прикрепленные к двери вашего холодильника. Может быть вы представляете обыкновенный U-образный магнит, которые так часто рисуют в мультфильмах. Даже магнит компаса может неожиданно прийти вам в голову. А как насчет бактерий с магнитами? Ученые исследовали водные микроорганизмы, называемые магнитотактическими бактериями (МТБ), которые, подобны компасам, чувствуют магнитное поле Земли. Это помогает МТБ выживать в переходных “кислородно-бескислородных” зонах, где присутствует только небольшое количество кислорода. Переходные зоны такого типа являются оазисами пресноводных отложений, где ионы восстановленного железа и сульфиды представляют собой вертикальный химический градиент, функционирующий на основе окислительно-восстановительных химических реакций. MTБ используют магнитные цепочечные органеллы, называемые магнитосомами, для определения наилучшего места с подходящей концентрацией кислорода. Проще говоря, МТБ движутся туда, куда их ведут силовые линии геомагнитного поля.
Такой механизм бактериального выживания звучит крайне интригующе, но как он может помочь в лечении рака? В самых первых попытках найти эффективное лечение от рака, ученые использовали неорганические магнитные наночастицы (МНЧ), представляющие собой крошечные оксиды железа. Эти объекты биологически совместимы с клеточными мембранами, и их маленький размер с легкостью позволяет им проникать в клетки. Только представьте, что у вас есть что-то практически невидимое и что с легкостью может проникать в клетки…получается, что такой объект может переносить на себе лекарства, атакующие раковые опухоли? Применив именно такой подход, ученые наткнулись на несколько трудностей. Несмотря на то, что наночастицы могут проникать в клетки, точность доставки лекарства не всегда была высокой. Лекарство не могло распространиться по клетке равномерно, что приводило к растрате ресурсов и самого лекарства. Наночастицам не хватало более точного направления и пути движения к предполагаемой цели.
Получается, что, в теории, MTБ могут исправить эти проблемы. Путем контролирования магнетизма MTБ, ученые могли бы привести их прямо к опухоли. В добавок, МТБ производят такие наночастицы естественным образом, даже имея возможность к преобразованию электромагнитной энергии в тепло. Применение тепла к опухолям повышает внутреннюю температуру, вызывая разворачивание белков и смерть раковой клетки.
Ltumanovskaya V. Nagibin, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons
Вышеописанный метод использования МТБ является достаточно специфичным. Именно специфичность и точность лечения позволяют победить рак, поскольку эти качества сведут к минимуму негативные побочные эффекты от традиционных препаратов, которое наносят вред окружающим здоровым клеткам. Применение MTБ является многообещающим методом, но он все же имеет свои недостатки:
- Ученым потребуется большее количество магнитотактических бактерий (МТБ) для массовой доставки достаточной дозы лекарства
Одновременно с этим, ученые должны выяснить каким образом магнитосомы – органеллы, отвечающие за магнитные свойства бактерий, будут взаимодействовать друг с другом. Это означает, что ученым придется изменить состав белков магнитосом, многие из которых еще не исследованы. Не стоит забывать, что именно магнитные свойства будут стимулировать лечение рака, и поэтому обеспечение точного и правильного передвижения MTБ является главным приоритетом!
- MTБ будут передвигаться через кровоток, что может оказать некоторое сопротивление и ограничить их подвижность
Представьте, что вам нужно встретить знакомого в квартале от вас. Путь будет достаточно легким, если дорога полностью свободна. Но, что если на вашем пути появится толпа людей? Чтобы продолжить движение, вам придется проталкиваться вперед. Похожая ситуация встречается и в случае с МТБ: направление кровотока может усложнить путь бактерий и не оказать нужного влияния на опухоль
- Ученые и медицинские работники, вероятно, будут использовать несколько методов лечения для атаки опухоли, включая МТБ
Тело каждого человека уникально, и поэтому один и тот же коктейль препаратов может по-разному повлиять на организм. Кроме того, сами MTБ могут по-разному отреагировать на присутствие других видов лечения или терапий. Ученые должны определить оптимальную комбинацию лечения с использованием MTБ, традиционной химиотерапии, лучевой терапии, а также любых дополнительных препаратов.
В заключении нужно сказать, что магнитотактические бактерии (МТБ) дают ученым много возможностей для исследований. Движение MTБ с магнитными полями Земли обеспечивает точное и аккуратное нацеливание на раковые опухоли. Однако, ученым еще предстоит провести множество исследований в этой области. Как и стрелка компаса, указывающая на север, магнитотактические бактерии указывают на более светлое будущее в медицине.
micro-bites.org 