Wetenschappers willen bacteriën gebruiken om kanker te diagnosticeren

Speciaal aangepaste bacteriën kunnen gemuteerd DNA in de menselijke darmholte opvangen, wat kan helpen bij de vroege diagnose van kanker.

Het is bekend dat elke ziekte beter en gemakkelijker te behandelen is als deze tijdig wordt gediagnosticeerd. Vroege opsporing van oncologische aandoeningen is de primaire taak van medisch specialisten, omdat kwaadaardige tumoren volgens de statistieken in de meeste gevallen pas in een laat stadium van ontwikkeling worden ontdekt, wanneer ze duidelijke klinische symptomen beginnen te vertonen.

Bij verdenking op oncopathologie worden patiënten getest op oncomarkers – specifieke eiwitten/antigenen die in het bloed worden gevormd. Deze zijn kenmerkend voor bepaalde soorten kwaadaardige structuren en verschijnen naarmate het aantal kankercellen toeneemt. Het detecteren van oncomarkers is echter niet de meest accurate diagnosemethode, omdat deze eiwitten en peptiden zelfs bij normale cellen in kleine hoeveelheden door cellen worden afgescheiden en diverse functies in het lichaam vervullen. De methode om DNA uit atypische cellen te detecteren kan wellicht informatiever zijn – ze kunnen veel eerder worden gedetecteerd. Een dergelijke methode is nog in ontwikkeling en DNA kan niet alleen in de bloedbaan, maar ook in urine en darmen worden opgezocht.

Specialisten van de Universiteit van Californië en de Universiteit van Adelaide hebben voorgesteld om kwaadaardig DNA te detecteren met behulp van bacteriën. Veel microben kunnen DNA vangen en vervolgens in hun eigen genoom opnemen. Ze herkennen voornamelijk microbieel DNA, maar kunnen ook aandacht besteden aan andere circulerende, vergelijkbare moleculen.

Het DNA van kwaadaardige structuren onderscheidt zich van andere door de aanwezigheid van mutaties. Wetenschappers gebruikten Acinetobacter baylyi en veranderden het zodanig dat het zich nestelt in het eigen genoom van het DNA van iemand anders, dat de KRAS-mutatie bevat. Dit is een van de bekendste oncogenen. Een mutatie in KRAS veroorzaakt de meeste soorten kwaadaardige processen, waaronder darmkanker. Door modificaties te gebruiken, konden we ervoor zorgen dat de bacteriën alleen DNA met gemuteerd KRAS in hun genoom nestelen en geen DNA met normaal KRAS aanraken.

Tijdens de incorporatie van gemuteerd DNA in de bacterie wordt het gen voor resistentie tegen het antibacteriële medicijn kanamycine geactiveerd. Voor diagnose is het voldoende om microben uit fecale massa's te zaaien op een voedingsbodem met antibiotica. Als er geen groei en vermenigvuldiging van microben plaatsvindt, betekent dit dat de resistentie niet is geactiveerd – dat wil zeggen dat het gemuteerde oncogen in de microben ontbreekt. Als er wel groei is opgetreden, betekent dit dat er cellen met gemuteerd KRAS in de darm aanwezig waren.

Specialisten analyseerden de werking van "diagnostische" bacteriën bij knaagdieren. In alle gevallen identificeerden de microben het begin van het kwaadaardige proces correct. Dankzij deze methode is het mogelijk om tumoren in een vroeg stadium van hun ontwikkeling op te sporen, vooral als er een aanleg is voor oncopathologieën. Een dergelijke diagnose is bijvoorbeeld nuttig als iemand al goedaardige polyposis heeft die kwaadaardig kunnen worden. Er is echter één nadeel: niet alle organen kunnen met gemodificeerde microben worden aangepakt.

Meer informatie is beschikbaar op science.org