Designerbacterie snort ziekten op

Designerbacterie snort ziekten op

Bacteriële biosensor vindt tumoruitzaaiingen sneller dan CT-scan

Bacteriën staan vooral bekend als ziekteverwekker. Maar ze kunnen ook helpen om ziekten op te sporen. Tenminste, als je ze daarvoor ontwerpt. Twee onderzoeksgroepen presenteren vandaag zo’n op maat gemaakte bacterie die urine of bloed kan afspeuren op afwijkende stoffen die bijvoorbeeld wijzen op kanker.

Een bacterie bestaat uit één cel. Hoe maak je daarvan een apparaatje dat biologische stoffen waarneemt, oftewel een biosensor? Met synthetische biologie. Synthetisch biologen ontwerpen compleet nieuwe eigenschappen voor bestaande organismen, zoals bacteriën en gisten, door hun DNA te programmeren. Ze maken nieuwe stukjes DNA die informatie bevatten voor de gewenste eigenschap en plakken die in het oorspronkelijke DNA. En voilà: een op maat gemaakte cel.

Het opkomende onderzoeksveld boekt snel vooruitgang. Er zijn bijvoorbeeld al bacteriële biosensoren om zware metalen mee te detecteren. Twee onderzoeksgroepen brengen synthetische bacteriën nu dichter op de drempel van ziekenhuis, zo staat deze week in Science Translational Medicine. Een Amerikaans en een Frans team bouwden afzonderlijk van elkaar een nuttige bacterie. De een kan kanker detecteren, de ander suikerziekte.

De Amerikanen vonden een manier om uitgezaaide levertumoren op te sporen. Hun uitgangspunt was een bacterie die zich graag huisvest in en rond tumoren waar ze goed groeien, waarschijnlijk vanwege het gebrekkige afweersysteem op die plek. Het team voerde de bacteriën aan muizen met levertumoren. Via de darmen kwamen de cellen via het bloed in de lever. Maar hoe laat je de cellen vertellen dat er een tumor zit? Door wat gesleutel aan het DNA voerden de bacteriën alleen een specifieke chemische reactie uit in de aanwezigheid van een tumor. Het afbraakproduct van die reactie belandt in de urine en is met een simpele test aan te tonen. Een uitzaaiing in de lever wordt met CT-scans of een MRI vaak pas laat gevonden. Een bacteriële biosensor kan de diagnose sneller stellen, is het idee.

De Franse onderzoekers deden het net even anders. Hun team ontwierp een bacterie die urine van kleur laat veranderen, naar rood, als er suiker in zit. Ze testen hun biosensor in de urine van mensen met suikerziekte. Patiënten met diabetes plassen namelijk suiker uit als gevolg van hun ziekte. De bacteriën pikten de suiker goed op, maar niet beter dan de gekleurde teststroken die nu in plas gedoopt worden om suiker te vinden. Het experiment was dan ook een proof of principle. Deze biosensor vormt de basis voor het ontwerp van nieuwe sensoren om stoffen voor andere ziekten te detecteren, schrijven de onderzoekers.

Technisch gezien zijn er nog wel wat obstakels. Levende cellen luisteren niet altijd, ze kunnen zich onvoorspelbaar gedragen. En soms is het signaal dat ze afgeven erg zwak. Daarnaast moet de veiligheid nog uitgebreid onder de loep voordat synthetische bacteriën het tot diagnostisch hulpmiddel schoppen.

Dit nieuwsbericht verscheen 28 mei 2015 in dagblad Trouw. 

Afbeelding: Chris Bickel, Science Translational Medicine (2015).

Reageer