Рак представляет собой постоянную проблему для врачей, особенно при диагностике и лечении болезни. Это связано, в том числе, с неоднородностью опухоли. Группа ученых из Центра им. Гельмгольца в Мюнхене, Исследовательского центра Юлиха, Мюнхенского технического университета и Дюссельдорфского университета им. Генриха Гейне показала, что безвредные пурпурные бактерии рода Rhodobacter способны визуализировать аспекты этой неоднородности в опухолях. С помощью оптоакустической визуализации исследователи использовали эти микроорганизмы для визуализации клеток иммунной системы, так называемых макрофагов (греч "большие едоки"), которые также играют роль в развитии опухоли. Результаты их исследований опубликованы в Nature Communications.
Многие виды рака образуют солидные опухоли. Внутри такие опухоли обнаруживают серьезные различия на клеточном и молекулярном уровне. Один из них касается локализации и активности макрофагов. Хотя эти клетки необходимы для здоровой иммунной системы, они также играют ключевую роль в развитии опухолей. С помощью фотосинтезирующих бактерий в настоящее время разработаны новые оптоакустические методы, которые показывают, где такие макрофаги присутствуют и активны.
"Нам удалось продемонстрировать, что бактерии рода Rhodobacter, которые безвредны для человека, подходят в качестве косвенных маркеров присутствия и активности макрофагов," говорит доктор. Андре С. Штиль, руководитель группы клеточной инженерии в Институте биологической и медицинской визуализации (IBMI), Helmholtz Zentrum München. Бактерии Rhodobacter производят большое количество фотосинтетического пигмента бактериохлорофилла А. Этот пигмент позволил исследователям обнаружить бактерии в опухоли с помощью мультиспектральной оптоакустической томографии (MSOT).
Как работает принцип? Макрофаги поглощают бактерии в рамках их естественной активности по очистке, известной как фагоцитоз. Это изменяет среду обитания бактерий, их поглощение электромагнитного излучения и, как следствие, оптоакустический сигнал. Таким образом, бактерии Rhodobacter действуют для ученых как сенсоры, предоставляя им информацию о присутствии и активности макрофагов.
"В дальнейшем эти бактерии позволят использовать новые подходы к неинвазивным технологиям и, таким образом, откроют совершенно новые возможности для инновационных диагностических и терапевтических процедур," добавляет доктор. Томас Дреппер, возглавляющий группу бактериальной фотобиотехнологии в Университете Генриха Гейне в Дюссельдорфе. В будущем бактерии смогут определять местонахождение опухоли, а также обнаруживать повышенную активность макрофагов. В зависимости от их локализации макрофаги могут предоставлять информацию о нежелательных воспалениях или желаемом ответе на иммунотерапию и, в конечном итоге, могут использоваться для улучшения стратегий лечения.