캐나다 워털루 대학교의 과학자들은 유전자 변형 박테리아가 영양분을 소비하기 위해 짙은 종양 깊숙이 침투하도록 프로그래밍하고 있습니다. 종양 핵은 종종 산소가 부족하기 때문에 혐기성 미생물이 자라기에 이상적인 환경입니다.
유전적 개입을 통해 전문가 그룹은 세심한 생물학적 공격을 만들어내어 2월 23일 Science Daily가 보도한 바와 같이 암 치료 로드맵에 대한 새로운 희망을 열었습니다.
연구의 초점은 토양에서 흔히 발견되는 박테리아인 클로스트리디움 스포로제네스입니다. 이 종의 자연적 특징은 완전히 혐기성 환경에서만 생존한다는 것입니다. 반면, 종양의 중심은 죽은 세포와 산소 부족으로 구성되어 박테리아 복제에 완벽한 조건을 제공합니다.
워털루 대학교의 마크 오코인 박사는 "박테리아 포자는 종양으로 들어가 영양분이 풍부하고 산소가 없는 환경을 찾습니다. 이곳에서 영양분을 소비하고 자라기 시작합니다."라고 말했습니다. "우리는 박테리아가 그 공간에 정착하도록 하고 기본적으로 신체가 종양을 제거하는 데 도움이 될 것입니다.
가장 큰 과제는 박테리아가 산소가 있는 종양 가장자리로 퍼질 때 암세포를 모두 죽이기 전에 죽는다는 것입니다. 이를 극복하기 위해 과학자들은 친척 박테리아 종의 산소에 강한 유전자를 클로스트리디움 스포로제네스의 유전 코드에 삽입했습니다. 그러나 이 유전자가 너무 일찍 활성화되면 박테리아가 혈류에서 번식하여 위험할 수 있습니다.
해결하기 위해 연구팀은 "밀도 감지" 메커니즘을 사용했습니다. 박테리아는 화학 신호를 지속적으로 방출합니다. 박테리아 밀도가 종양 내부에서 충분히 높은 수준에 도달해야만 시스템이 항산화 유전자를 활성화합니다. 이 메커니즘은 박테리아가 정말 필요할 때만 생존 능력을 활성화하도록 보장합니다.
연구팀은 합성 생물학을 응용하여 회로 기판처럼 정확하게 작동하는 박테리아를 설계했습니다. "우리는 회로와 유사한 구조를 구축했지만, 전선 대신 DNA 조각을 사용했습니다. 각 DNA 조각은 시스템이 안정적으로 작동하도록 돕는 고유한 작업을 수행합니다." - 워털루 대학교 응용 수학 교수인 브라이언 잉걸스 박사가 말했습니다.
유전자 활성화 시점을 확인하기 위한 형광 발현 능력을 성공적으로 테스트한 후 프로젝트의 다음 단계는 전임상 시험에서 평가하기 위해 전체 제어 시스템을 단일 박테리아에 통합하는 것입니다.
이 연구는 워털루 대학교와 토론토 환경 미생물 연구 센터(캐나다)의 다분야 협력의 결과이며, 과학적 발견을 인간을 위한 실용적인 의료 솔루션으로 전환하는 것을 목표로 합니다.
성공하면 이 방법은 암 치료에 대한 새로운 접근 방식을 열 수 있습니다. 전통적인 방법이 종종 접근하기 어려운 내부에서 종양을 공격하기 위해 정확하게 프로그래밍된 미생물을 사용합니다.
