Bakterie jako nanoroboty

Efekty swoich prac badacze z Politechniki w Montrealu, Uniwersytetu Montrealskiego i Uniwersytetu McGill (Montreal) opisali w raporcie właśnie opublikowanym w prestiżowym "Nature Nanotechnology".

Metoda, testowana na myszach, wykorzystuje naturalne właściwości szczepu bakterii, żyjących w ubogich w tlen wodach w okolicy Rhode Island. Bakterie Magnetococcus Marinus MC-1 po pierwsze mają rodzaj własnego "kompasu" z tlenku żelaza i w przemieszczaniu się w wodzie wykorzystują swoją wrażliwość na pole magnetyczne. Po drugie, bakterie te mają naturalną zdolność kierowania się w rejony o niższej zawartości tlenu. Po trzecie, bakterie Magnetococcus Marinus MC-1 potrafią się same przemieszczać za pomocą posiadanych wici - a więc nie przesuwają się tylko tam, gdzie poniesie je prąd morski.

Badaczy inspirowały nie tylko właściwości wyczuwania pola magnetycznego u bakterii. Także znana naukowcom obserwacja, że najbardziej oporne na terapie miejsca w guzach rakowych to te, gdzie jest niska zawartość tlenu.

Kanadyjscy badacze napisali w "Nature", że po wstrzyknięciu chorym na raka jelita grubego myszom bakterii transportujących nanoliposomy z lekiem, aż do 55 proc. bakterii docierało do ubogich w tlen guzów rakowych.

W terapiach, w których próbowano używać obecnie dających się skonstruować nanocząsteczek transportujących lek (liposomy, micele i cząsteczki polimerowe) pojawia się zazwyczaj problem polegający na tym, że te nanoroboty nie docierają do ubogich w tlen guzów rakowych. W dodatku cząsteczki te zazwyczaj są wydalane z organizmu po 12 godzinach i tylko ok. 5 proc. pozostaje w organizmie chorego po tym czasie, w efekcie zaledwie ok. 2 proc. leku dociera do chorych miejsc - wyjaśniają naukowcy.

Tymczasem, jak wskazuje opisany eksperyment, wrażliwe na pole magnetyczne i brak tlenu bakterie o średnicy 1-2 mikronów, obudowane lekiem, można wstrzyknąć w odpowiednie miejsce organizmu, nakierować je sztucznie wytworzonym polem magnetycznym, wykorzystać ich naturalną skłonność do poszukiwania miejsc o niskiej zawartości tlenu i zdolność do samodzielnego przemieszczania się w płynnym środowisku.

W dodatku, jak napisali naukowcy, "żywe komórki MC-1, z ich istotnym potencjałem terapeutycznym jako nośnika leku, są klinicznie bezpieczne". Jak wykazano w eksperymencie, Magnetococcus Marinus był w stanie żyć w organizmie myszy tylko ok. 30 minut, prawdopodobnie ze względu na wysoką dla bakterii temperaturę. Oznacza to, że bakteria dostarcza lek i ginie.

Kanadyjscy badacze ocenili, że bakterie mogłyby stać się nie tylko nośnikami leków używanych w chemioterapii do miejsc zaatakowanych rakiem, ale także nośnikami związków zwiększających podatność guzów rakowych na radioterapię.

Cytowany w komunikacie prasowym Politechniki Montrealskiej profesor Sylvain Martel podkreślał, że opracowana przez badaczy metoda otwiera nowe możliwości nie tylko terapii, ale także diagnostyki. "Tak toksyczna dla całego ciała chemioterapia mogłaby wykorzystywać te naturalne nanoroboty do dostarczania leku bezpośrednio do pożądanego miejsca, co pozwoliłoby wyeliminować przykre skutki uboczne terapii i jednocześnie zwiększyć skuteczność leczenia".

Jak mówił w mediach profesor Martel, kilkanaście lat temu zastanawiał się nad pomysłem wykorzystania nanorobotów do transportu substancji leczniczych do guzów rakowych, jednak mimo postępów nauki skonstruowanie skutecznych nanorobotów jest wciąż poza obecnymi możliwościami. Stąd pojawił się pomysł użycia bakterii jako środka transportu dla leków.

O perspektywach nanotechnologii, w której wytwarza się przedmioty z pojedynczych atomów, a więc w mikroskopijnej (nano) skali, po raz pierwszy mówił w grudniu 1959 r. fizyk, późniejszy noblista, Richard Feynman. W mowie wygłoszonej w Amerykańskim Towarzystwie Fizycznym, zatytułowanej "There's Plenty of Room at the Bottom" ("Tam na dole jest mnóstwo miejsca") powiedział, że prawa fizyki nie uniemożliwiają tworzenia rzeczy atom po atomie, mówił m.in. o możliwościach tworzenia mikroskopijnych fabryk produkujących komputery. W 1989 r. w Centrum Badawczym IBM w Kalifornii zastosowano w praktyce możliwości nanotechnologii i manipulacji pojedynczymi atomami, pisząc za pomocą 35 atomów ksenonu logo tej firmy.