《Science》UCSD首創細菌偵測腫瘤DNA工具! 活用單細胞生物「水平基因轉移」機制

撰文記者 巫芝岳
日期2023-08-17
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《Science》UCSD首創細菌偵測腫瘤DNA工具! 活用單細胞生物「水平基因轉移」機制 (圖片來源:網路)

近(10)日,美國聖地牙哥加州大學(UCSD)的研究人員,開發出一項以CRISPR基因編輯改造的細菌,使其可偵測腸道中結直腸癌(CRC) DNA的工具。這項工具可望針對癌前病變即具有的基因突變進行設計,便能達到及早檢測癌症的效果。該研究發表於頂尖期刊《Science》。

該研究也是人類首次發明讓細菌識別「細胞外特定DNA序列」,相較於過去以細菌執行其他診斷或治療,又更進了一步。

研究團隊透過在腸道內部署經CRISPR基因編輯的鮑氏不動桿菌(Acinetobacter baumannii),使其偵測腸道中由大腸癌細胞所釋放的游離DNA (cell-free DNA),再進一步分析腸道菌後,便能了解受試者是否患有大腸癌。

論文共同第一作者,UCSD研究員Rob Cooper表示,許多細菌具有能從自然環境中取得DNA的能力,這項工具正是運用此能力達成。

細菌從自然環境中取得DNA的能力,又稱為水平基因轉移(horizontal gene transfer),是指其未經由親代遺傳,而是在環境或彼此間轉移遺傳物質的模式。這項模式雖已廣為人知,但研究人員首次將其運用在哺乳動物腫瘤中。

這項研究先是以腸道類器官進行,接著再於小鼠體內進行,團隊以CRISPR系統對細菌基因進行編輯,使其攝入KRAS突變和非突變基因後,僅有攝入KRAS突變基因者可對特定抗生素產生耐藥性;由於KRAS突變多存在於癌前病變的瘜肉和癌細胞中,因此最終若檢測到患者體內有該細菌,則表示其可能患有大腸癌。

之後檢測樣本菌叢時,研究人員只要以特定抗生素處理樣本,就能得知是否有攝入KRAS突變基因的細菌存活。

作者之一的澳洲阿得雷德大學(University of Adelaide)資深研究員Susan L. Woods表示,由於結直腸癌可說是種「沈浸在細菌叢中」的腫瘤,因此,運用細菌來檢測預防結直腸癌有很大的潛力。

目前,該團隊正在運用其他細菌,調整這項「細菌感測器」的策略,期望進一步用於癌症或其他疾病的檢測和治療。

參考資料:

1. 論文原文:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf3974

2. https://today.ucsd.edu/story/researchers-engineer-bacteria-that-can-detect-tumor-dna

(編譯/巫芝岳)